JP3993894B2

JP3993894B2 - Nebulizer device and method

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Publication number: JP3993894B2
Application number: JP52884597A
Authority: JP
Inventors: ジェリーアールグリチョウスキー; ジョージバラン; マーティンピーフォーリー
Original assignee: Trudell Medical International
Current assignee: Trudell Medical International
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: US6748945B2; CA2460453A1; CA2460453C; AR005783A1; WO1997029799A3; RU2188041C2; US20070204864A1; CA2245948A1; JP2000504603A; KR19990082525A; EP2324876B1; US7080643B2; EP0880373A2; EP2324876A3; US20040173209A1; US7634995B2; US20030015193A1; ES2429867T3; ZA971075B; BR9707500A

Description

〔発明の背景〕
本発明は、エアゾール薬剤、噴霧された液体もしくは固体の薬剤、または蒸気を患者の気管に供給するための方法および装置に関する。より具体的に言えば、本発明は、粒径の均一性が改善されたエアゾールをより効率的に与える、改良されたネブライザーに関する。
患者が吸入できる液状薬剤の微細なスプレーまたは噴霧を発生させるための薬剤用ネブライザーは、一定の症状および疾患を治療するために、普通に使用されている周知の装置である。ネブライザーは、自然呼吸している意識のある患者および呼吸を管理されている患者の治療に用いられる。
或るネブライザーでは、ガスおよび液体が一緒に混合されて、バッフルに当てられる。その結果、当該液体はエアゾール化される。即ち、該液体は空気中に懸濁した小さな粒子を形成する。次いで、この液体のエアゾールが患者の気管の中に吸入される。ガスと液体とをネブライザーの中で混合する一つの方法は、迅速に移動するガスを、管の液体オリフィス先端上に通すことである。液体オリフィス先端からガス流の中に液体を吸い出し、それを噴霧することに寄与する因子は、加圧ガス流により形成される負圧である。
ネブライザーの設計および操作における、考慮のいくつかは、投与量の調節および一貫したエアゾールの粒径の維持を含む。従来のネブライザー設計においては、加圧ガスが、容器中の液体がなくなるまで、液体を連続的にバッフルに向けて同伴させる。連続的な噴霧では、患者の呼気の間、または患者の吸入と呼気との間の遅延の間に、エアゾールの浪費の起こる可能性がある。浪費されるエアゾールの量を計るのは困難であるから、この影響は投与量の調節を複雑にする。また、連続的な噴霧は、粒径および／または密度に影響を及ぼす可能性がある。加えて、非吸入時の間に、ネブライザーまたはマウスピース上での凝縮により失われる薬剤が過剰に生じる可能性がある。他方、噴霧を中断する場合にも、噴霧がオンおよびオフするときに、粒径および密度に影響を及ぼす可能性がある。
ネブライザー療法の効果に関連して、他の幾つかの考慮が存在する。例えば、エアゾール粒子の発生が比較的均一なとき、例えば、特定の粒径の粒子、或る粒径範囲内にある粒子、および／または粒子のかなりの比率が或る粒径範囲内にある粒子が生成されるときに、ネブライザー療法はより効果的であることが示唆されている。吸入療法において適切と考えられる一つの粒径範囲には、略0.5〜2ミクロンの粒径範囲が含まれる。特別な用途のためには、他の粒径範囲が適切であるかもしれず、或いは好ましいかもしれない。一般的には、大きい粒径の液滴および小さい粒径の液滴は最小限にすべきである。また、ある種の吸入療法では、気管中の望ましい粒子沈着面積に応じて、かなりのパーセンテージ（例えば75％）のエアゾール粒子は略5ミクロン未満であるのが望ましいと考えられている。加えて、ネブライザーは、適正量を投与できるように、迅速かつ均一に大量のエアゾールを発生させることができるのが有利であろう。
従って、これらの要件を考慮すれば、改良されたネブライザーが必要とされている。
〔発明の概要〕
本発明は、噴霧された液体もしくは固体の薬剤、または蒸気を患者に供給するための方法および装置を提供する。一つの側面に従えば、本発明には、吸入時（息を吸うとき）に、ときには吸入時および呼気時（息を吐くとき）の両方でエアゾールを発生し、呼吸管理された患者および自然呼吸している患者の両者が使用できるネブライザーが含まれる。
本発明の他の側面に従えば、噴霧が患者の呼吸サイクルのような患者の自然な生理学的サイクルと協調するように、感圧性であるネブライザーが提供される。このネブライザーは、液体の出口に加圧ガスを偏向させるための、可動ガス偏向器を含んでいる。この偏向器は、患者の呼吸サイクルに応答して移動する。一つの実施例では、膜のような付勢部材がこの偏向器を動かす。
本発明の更に別の側面に従えば、環状の液体オリフィスを有し、これに対して同心円状に配置されたガスオリフィスからの加圧ガス流に応答して、エアゾールを半径方向に散布するネブライザーが提供される。
本発明の更にもう一つの側面では、複数の液体オリフィスおよび／またはその中に配置されたガスオリフィスを備えたチャンバーを有するネブライザーが提供される。この複数のオリフィスは環状オリフィスであるのがよい。この複数の液体オリフィスに向けてガスを偏向させるために、偏向器を設けてもよい。
本発明の更なる側面において、ネブライザーの容器は、該容器から液体を引き出す液体オリフィスに比較的均一な圧力を加えるように、上方の広い部分および下方の狭い部分を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によるネブライザーの第一の実施例を、一部断面で示す側面図である。
図１Ａは、図１のネブライザーを、吸気サイクルの状態で示す断面図である。
図２は、図１のネブライザーのノズルアセンブリーを示す断面図である。
図３は、図１のネブライザーの線３−３′に沿った頂部断面図（明瞭化のためにバッフルは図示しない）である。
図４は、図１のネブライザーの頂部を示す斜視図である。
図４Ａは、図１Ａの吸気サイクルにあるネブライザーの頂部を示す斜視図である。
図５は、本発明によるネブライザーの第二の実施例を示す断面図である。
図６は、図５の実施例における煙突筒の底部を示す断面図である。
図７は、図５に示したネブライザーにおける煙突筒底部の別の実施例を示す、図６と同様の断面図である。
図８は、図５のネブライザーの偏向リング部分を示す断面図である。
図９は、図５の実施例のネブライザーのための、偏向リングの構成の他の実施例を示している。
図１０は、図８と同様の断面図であり、偏向リング構成のもう一つの実施例を示ている。
図１１は、本発明によるネブライザーの第三の実施例を示す断面図である。
図１２は、図１１のノズルアセンブリーの頂面図である。
図１３は、図１１の実施例の線１３−１３′に沿った断面図である。
図１４は、本発明によるネブライザーの第四の実施例を示す断面図である。
図１５は、本発明によるネブライザーの第五の実施例を示す断面図である。
図１６は、本発明によるネブライザーの第六の実施例を示す断面図である。
図１７Ａおよび図１７Ｂは、本発明によるネブライザーの第七の実施例を示す断面図である。
〔現段階における好ましい実施例の詳細な説明〕
Ｉ．第一の実施例
ネブライザーの第一の好ましい実施例１０が、図１に示されている。このネブライザー１０は小容量ネブライザーであり、内部チャンバー１４を構成するハウジングまたは容器１２が含まれている。ハウジング１２は、円筒状に成形された側壁部分１８と、頂部２０と、底部２２とで形成されている。ハウジング１２の構成部品は、溶接、接着剤などによって一緒に結合された別体の多くの材料片で形成してもよく、より好ましくは、該構成部品の幾つかを、射出成形プロセスにより形成された単一の材料片で一緒に形成してもよい。例えば、底部および側部２２，１８は、一緒に接合される別々の部材から形成してもよく、好ましくは、成形されたプラスチックのワンピースで形成することができる。ポリカーボネートまたはポリカーボネートブレンドを含む多くのプラスチックの何れであっても適し得る。カバー２１は、スナップ留めカバー機構、ツイストロックネジ、ネジまたは他のタイプの固定器具によって、ハウジング１２の上部に着脱可能に装着される。ハウジング１２は、高さが略6cm（2.36インチ）で、略4cm（1.57インチ）の直径を有している。
チャンバー１４の下方部分２３は、薬物を含有する溶液のような、噴霧すべき液体２５を保持するための容器として作用する。ハウジング１２の下方部分２３には、ノズルアセンブリー２４が配置されている。図１〜図３を参照すると、ノズルアセンブリー２４は、ハウジング１２のチャンバー１４から、チャンバー１４の外側でハウジング１２の底部２２に配置された取付け器具２８まで下方に延びる。この取付け器具２８は、普通の管２９を介して設けられた、加圧ガス供給源２７に接続するように寸法決めされている。加圧ガスは、病院で用いられる従来のガス供給源、ポンプ、コンプレッサー、カートリッジ、キャニスター等のような、適切な如何なる供給源によって供給されてもよい。
ノズルアセンブリー２４は、外管状部材３０および内管状部材３２で構成されている。内管状部材３２は、取付け器具２８の底部端における開口部３６から、ノズルアセンブリー２４の頂部端に配置されたガス出口オリフィス３８へと延出する通路３４を有している。内管状部材３２は、外管状部材３０の内部通路４０の中に配置されている。内管状部材３２は、外管状部材３０の中で整列され得るように、内部通路４０の中で摺動可能な寸法を有している。通路４２が、内管状部材３２の外表面および／または外管状部材３０の内表面上における溝またはスロットによって形成されている。この通路４２は、チャンバー１４の下部にある容器２３に配置された開口部４４から、ノズルアセンブリー２４の頂部端３９に配置された液体出口オリフィス４６まで延びている。通路４２は、チャンバー１４の底部における容器２３から、ノズルアセンブリー２４の頂部における液体出口オリフィス４６まで、薬液を運ぶのに役立つ。（別の実施例では、内管状部材３２の外表面および／または外管状部材３０の内表面に配置された複数のフィン間の空隙または領域によって、通路４２を形成してもよい。）
図３に示すように、液体出口オリフィス４６は、ノズルアセンブリー２４における外管状部材３６の頂部端および内管状部材３２の頂部端で形成された、環形状を有している。ガス出口オリフィス３８は円形の形状を有し、また環状液体オリフィスに対して同心円的に配置されている。一実施例において、ガス出口オリフィス３８の直径は略0.022インチであり、また液体出口オリフィス４６は略0.110インチ〜0.125インチの外径および略0.084インチの内径を有している。これらの寸法は例示として与えられるものであり、ネブライザーは、所望に応じて異なった大きさの他の寸法で作製してもよい。
ノズルアセンブリー２４の頂部端３９は、外管状部材および内管状部材３０，３２の頂部端によって形成される。この実施例において、頂部端３９は、一般的には略0.18インチの直径を有する平坦な表面である。もう一つの実施例では、頂部端３９は平坦でない形状を有していてもよく、例えば、液体オリフィス４６がガスオリフィス３８の下に配置されるように、内管状部材３２を外管状部材３０の上方に離間させてもよい。
ノズルアセンブリー２４またはその一部は、射出成形プロセスにおける単一の材料片として、ハウジング１２の一部として形成されてもよい。例えば、内管状部材３２は、ハウジング１２の底部と同じ射出成形プラスチック片で形成してもよい。
図１を再度参照すると、ネブライザー１０はまた、煙突アセンブリー５０を含んでいる。煙突アセンブリー５０は、液体容器２３の上方にあるチャンバー１４の上部に配置されている。この煙突アセンブリー５０は管状体５１を含んでおり、該管状体は、ハウジングカバー２１の入口開口部５６から管状体５１の底部端の出口開口部５８まで延びる内部通路５２を構成している。従って、煙突アセンブリーは、チャンバー１４に導入される周囲空気の入口チャンネルとして働く。入口開口部５６は、（以下で述べるアクチュエータボタンのポートを介して）周囲空気と連通しており、出口開口部５８はチャンバー１４と連通している。
煙突アセンブリー５０の下端部には、偏向器６０が配置されている。この偏向器６０は、煙突部材５０と同じモールドプラスチック材料片で形成されてもよく、或いは、適切な手段によって煙突アセンブリー５０の残部に取り付けられる別の材料片で形成してもよい。（この偏向器はまた、例えばノズルの直ぐ反対側に配置された対向ガス源によって、気体力学的に設けてもよい。）偏向器６０は、ノズルアセンブリー２４の頂部に配置されたガス出口オリフィス３８および液体出口オリフィス４６と真っ直ぐに対向して配置される。偏向器６０は可動であり、その結果、該偏向器６０とノズルアセンブリー２４との間の距離を変えることができる。偏向器６０は、直径が略0.18インチの平坦な円形を有しており、ガスオリフィス３８および液体オリフィス４６の両方を覆って、ノズルアセンブリー２４における頂面３９の略外縁にまで外側に向かって広がっている。
煙突アセンブリー５０は、ハウジング１２に接続されている。詳細に言えば、煙突アセンブリー５０は、膜またはダイアフラム６４によって、ハウジング１２の頂部２０に取り付けられる。膜６４は、シリコーンゴムのような可撓性弾性材料からなるリング状片である。膜６４の外側リムまたは外側ビードは、ハウジング１２および／またはカバー２１の頂部における溝の中に固定される。膜６４の内側リムは、煙突アセンブリー５０の二つの部材で形成されたスロットの中に固定される。膜６４は、図１に示すように、波立った断面プロファイルを有している。これによって、膜６４をローリングダイアフラム（rolling diaphragm）として作用させる。膜64は、煙突アセンブリーの制限された動きを可能にする。煙突アセンブリー５０が膜６４に接続される結果として、図１に示すように、膜64は、煙突部材５０をノズルアセンブリー２４から遠ざけるように付勢する。図１に示すように設置されると、煙突アセンブリーの底部は、ノズルアセンブリー２４の頂面から略0.15インチ離間される。煙突アセンブリー５０の頂部端には、アクチュエータ６８が配置されている。該アクチュエータ６８は、煙突アセンブリー５０の管状体５１に接続され、またカバー２１内において、ハウジング１２の頂部にある開口部５６を貫いて延びる。アクチュエータ６８は、一以上の側部開口ポート７２を有する閉じた頂部サイド７０を含んでいる。
図４を参照すると、アクチュエータ６８の本体側部には、インジケータ６９Ａおよび６９Ｂが配置されている。インジケータ６９Ａおよび６９Ｂは、アクチュエータ６８の側部に設けた着色マーキングまたは平行リングで形成すればよい。好ましい実施例において、インジケータ６９Ａは赤色であり、ネブライザー本体１２の頂部側に隣接して配置される。また、インジケータ６９Ｂは、好ましくは緑色であり、インジケータ６８Ａに隣接して上方に配置される。
煙突アセンブリー５０の底部端においてチャンバー１４の中には、ベル形バッフル７４が配置されている。該バッフル７４は、煙突通路５１底部の開口部５８から、ハウジング１２の円筒部１８の内壁に向けて外側に広がっている。バッフル７４は、水平部分７５と、該水平部分７５からノズルアセンブリー２４の頂部に向けて下方に延びる垂直部分７６とを含んでいる。バッフル７４は開放した底部側を有しており、これは円筒状垂直壁７６の底部側の回りに空気通路を与える。
上記のように、偏向器６０は、ノズルアセンブリーに対して相対的に移動することができる。この実施例は、ノズルアセンブリー２４に対する偏向器の移動を制限する手段を与える。これは、幾つかの適切な方法の何れによって達成してもよい。この実施例において、ノズルアセンブリー２４に向かう偏向器６０の移動は、一以上の停止ピン８０によって制限される。停止ピン８０は、ハウジングの底部２２から上方に向けて延びている。この実施例には三本の停止ピンが存在する。停止ピン８０の頂部端は、バッフル７４における垂直壁７６の底部端から離間している。煙突アセンブリー５０は、可撓性膜６４でハウジング１２に接続されていることにより垂直方向に移動可能であるから、停止ピン８０は、煙突アセンブリー５０の移動に対する下限を与える。この実施例では、バッフル７４の垂直壁７６の下縁が停止ピン８０と接触したとき、偏向器６０とノズルアセンブリー２４の上面３９との間に隙間「ｈ」が与えられるように、停止ピン８０は離間されている。好ましい実施例において、隙間「ｈ」は略0.025インチ〜0.045インチ、好ましくは略0.030インチ〜0.040インチ、最も好ましくは略0.033インチである。
別の実施例において、ノズルアセンブリー２４へと向かう偏向器６０の動きは、停止ピン以外の手段によって制限されてもよい。例えば、ハウジングが射出成形プロセスにより形成されるときは、煙突アセンブリーおよび／または偏向器の下方への移動を制限するために、ハウジングの壁に沿って段部、肩、フィン、または他の構造を設けてもよい。
チャンバー１４の中にはまた、偏向リング８２も配置されている。この偏向リング８２は、ハウジング１２の円筒部１８の内壁に位置している。詳細に言えば、偏向リング８２は、バッフル７４に隣接して配置される。偏向リング８２の粒径は、バッフル７４の周囲のギャップ８６を構成するように決められる。偏向リング８２は、ハウジング１２の内壁に形成され得る大きな液滴を防止し、大きな液滴をハウジング１２の底部にある容器２３の中に落下させて戻すように働く。加えて、偏向リング８２は、チャンバー１４の下部から上部に向けてエアゾール粒子を流すための、比較的曲がりくねった通路を提供するように働く。この曲がりくねった通路は、大きな粒子の存在を低減し、粒径分布をより均一にするのを補助する。
上記のように、チャンバー１４の底部は、噴霧すべき液体の容器２３として働く。この実施例において、容器は、噴霧すべき液体を入口４４へと下に向けるように、漏斗状の形状を有している。チャンバー１４の容器部分は、少なくとも二つの部分またはステージで形成されている。この実施例では、容器の上方部分８８は比較的広く、ハウジング１２の円筒部分１８の直径（例えば2.34インチ）と略同じ直径を有している。この上方部分８８は比較的浅い（例えば0.3125インチ〜0.25インチ）。容器の上方部分８８は、容器の下方部分９０（または第二の壁）に向けて、漏斗状に傾斜している。容器の下方部分９０は比較的狭いが、比較的深い（例えば0.25インチ）。容器の下方部分９０は、ノズルアセンブリー２４の外径よりも若干広い（例えば0.625インチ）。そこから液体が引き出される開口部４４が、容器の下方部分９０の底部に配置されている。この実施例では、容器２３はまた、上方部分８８と下方部分９０との間に配置された中間部分９２を含んでいる。容器２３のこの中間部分９２は、上方部分および下方部分の中間の高さおよび幅を有している。
図１に示したネブライザーの実施例において、容器２３の上方部分、下方部分および中間部分の相対的な大きさおよび寸法は、エアゾール粒子のサイズおよび出力が全体的に比較的均一であるようなエアゾールの発生に寄与する。以下でより詳細に述べるように、容器２３内の液体は、部分的には液体オリフィス４６を横切るガス流によって生じる負圧により、開口部４４を通して液体通路４２まで吸い出される。ガス流により与えられる吸引力は、容器からノズルの頂部まで液体を吸い上げ、該液体を一定の速度で空気流の中に同伴させる。液体が噴霧されると、容器中の液体の表面レベルが低下することにより、液体が容器からノズルの頂部のオリフィスにまで吸い上げられなければならない距離は直接増大される。液体表面からノズル頂部までの距離が増大すると、液体をノズルアセンブリー２４の頂部にある液体オリフィスまで吸い上げるために、より大きなエネルギーが必要になる。ガス圧が比較的一定であると仮定すれば、この距離の増大は、液体オリフィスを通過する液体流を減少させる効果を有し、これはまた、エアゾールの粒径および速度を不均一にするように影響を及ぼす可能性がある。
図１のおけるネブライザーの実施例は、この可能な悪影響を低減する。図１の実施例では、液体の比較的大きな部分が容器の上方部分８８に貯留され、液体の比較的小さい部分が容器の下方部分９０に貯留されている。容器の大きな部分８８は広く且つ比較的浅いから、容器のこの部分の液体が引き抜かれるのに伴って、容器内の液体の表面レベルは比較的少ししか変化しない。従って、液体のこの部分がなくなるときに、この量の液体を容器から液体オリフィス４６に吸い上げるのに必要なエネルギーは少ししか変化しない。容器の上部部分８８における全ての液体が噴霧されると、容器の下方部分９０内にある残りの液体が液体通路４２の中に吸い出され、液体の頂面の高さは迅速に低くなる。しかし、容器の下方部分９０は比較的狭いから、小さい比率の噴霧液体しか含まれておらず、従って全体的に見れば、液体のこの部分は、エアゾールの粒径および出力に対して小さな影響しかもたない。
容器の漏斗形状によって与えられる別の利点は、容器の下方部分９０の比較的狭い粒径がより小さい表面積を有し、これによって液体を開口部４４に向かわせることである。これにより、少しの浪費しか伴わずに、殆どまたは全ての液体が開口部４４へと向けられる。
図１〜図３のネブライザーは、センサー８９を有してもよい。センサ８９は、図１に示したカバー２１のような適切な位置で、ハウジングに取り付けることができる。このセンサー８９は、ネブライザー１０の操作サイクルをモニターする。センサー８９は、ハウジング本体１２に対する煙突部分５０の移動をモニターすることによって、操作サイクルをモニターしてもよい。センサー８９には、電子技術、気体圧技術、または機会技術のような適切な技術を利用することができる。例えば、該センサは、煙突部がハウジングの頂部から遠くへ、および近くへ移動するときの局部的な容積変化に反応すればよい。或いは、当該センサは、埋設された磁石に反応しても良く、または光学的パラメータ等を測定してもよい。センサ８９は、操作のサイクルをモニターし、使用者または看護人が観察できるカウントを提供する。これによって、使用者または看護人は、如何なる量の薬剤が供給されたかを評価することが可能になる。センサ８９は、この目的のためのディスプレーまたは同様の装置を含んでいる。加えて、このセンサは、噴霧操作の継続、頻度、速度等について報告する適切なプログラムを含んでいてもよい。また、これらのパラメータを、患者または看護人に薬剤の投与に関する情報を知らせるように提供することもできる。ネブライザーのこの実施例は、投与され得る薬剤または薬物の量を制限する適切なプログラムを含むこともできる。例えば、ネブライザーがモルヒネのような痛み抑制のための薬物を投与するために用いられる場合、ネブライザーは、このような薬物の患者に投与され得る量を制限するようにプログラムすることができる。
図１〜図３に示したネブライザーの実施例は、自然呼吸している患者が使用するために適合されており、従って、ネブライザーからのエアゾールは、自然呼吸している患者が使用できるマウスピースまたはマスクへと出力される。従って、チャンバー１４の上方部分には、マウスピース１００に接続される出口９８をもったアダプター９９が配置されている。別の実施例では、以下で更に説明するように、ネブライザーはベンチレーター系と共に使用され、またアダプター９９は、出口９８をマウスピースの代わりにベンチレータ回路に接続されてもよい。
ネブライザー１０を操作するために、薬剤または水のような適切な量の液体をチャンバー１４の容器内に配置する。先ず、カバー２１、膜６４および煙突部材５０を外し、適切な量の液体を容器内に充填し、次いでカバー２１、膜６４および煙突部材５０をハウジング１２に再配置することにより、この液体を容器内に収容する。好ましい実施例では、カバー、膜および煙突部材は一緒に組み立てられており、ユニットとして一緒に取り外すことが可能である。（或いは、液体はマウスピース１００を通して容器内に配置されてもよく、また、ネブライザーは適切な量の薬剤を予め充填して製造業者から提供されてもよく、更に、ネブライザーに再シール可能な充填ポートを設けてもよい。）加圧ガス源２７を取付け器具２８に接続する。この加圧ガス源２７は、4〜10リットル／分の速度で、35p.s.i.〜50p.s.i.の範囲のガスを与える外部ガス源であり得るが、他の速度および圧力もまた適している。ガスは通路３４を通して供給され、ガス出口３８からチャンバー１４内に噴出する。しかし、この段階において、患者が吸引する以前には偏向器６０が非噴霧位置にあるから、ガスはガス出口オリフィス３８から上方に移動し、噴霧は起きない。膜６４は、偏向器６０を含む煙突アセンブリー５０をノズル２４から離間して保持する。非噴霧位置にあるとき、偏向器６０とノズルの頂部との間の距離は略0.15インチである。この距離において、偏向器６０とノズル２４との間のギャップは、ガスの流れが、液体オリフィス４６上に液体を引き上げる十分な負圧を生じいないようなものである。
当該ネブライザーでエアゾールを発生させるために、患者はマウスピース１００を彼／彼女の口に入れる。患者が吸引すると、空気はチャンバーから引き出されてハウジング１２内の圧力を減少させる。チャンバー１４内の低い圧力によって、膜６４が曲げられ、煙突部材５０が下に引っ張られる。煙突部材５０の下方位置が図１Ａに示されている。煙突部材５０の下方への移動は、停止ピン８０によって制限される。停止ピン８０が煙突部材５０の下方への動きを制限したとき、偏向器６０は、ノズルアセンブリー２４の頂面３９から所定の距離「ｈ」だけ離間されている。この実施例において、ギャップ「ｈ」は略0.033インチである。
取付け器具３８を通してネブライザーの中に連続的に射出される加圧ガスは、偏向器６０によって略90#横向きに偏向される。ガス出口オリフィス３８、偏向器６０およびノズル頂部３９は一般に円形であり、オリフィス３８を出て行くガスは、略360#のパターンまたは放射パターンで均等に分散する。次いで、容器内の液体薬剤は通路４２に吸い上げられ、部分的には液体出口オリフィス上を通って移動するガスにより生じる負圧によって、液体出口オリフィス４６から出ていく。偏向されたガス流の中に吸い出された液体は、少なくともチャンバーの大容量空間に達するときまでにエアゾール化される。この実施例において、液体オリフィス４６から引き出された液体薬剤は、偏向器６０に対して少ししか衝突せず、または全く衝突しない。しかし、別の実施例では、ガス流の中に引き出された液体は偏向器６０に向けて衝突させられてもよい。
液体が噴霧されると、それはバッフル７４の下縁部周囲の経路に沿ってチャンバー１４の中に移動する。患者が吸入すると、噴霧された液体は、バッフル７４と偏向リング８２との間のギャップ８６を通して上方に向けて移動し、マウスピース１００を通して患者の気管へと出ていく。
患者が吸入を止めると、チャンバー１４内の圧力は上昇する。膜６４の付勢は、煙突部材５０を再び上方に移動させるために十分な大きさになり、偏向器６０とノズルアセンブリー２４の頂面３９との間の距離が増大して、液体の噴霧は停止する。別の実施例では、偏向器６０を非噴霧位置に移動させるために、バネ、空気圧弁または他の付勢装置を、単独または相互に若しくは膜と組み合わせて利用してもよい。こうして、ネブライザーは患者の呼吸サイクルに同調して自動的にエアゾール発生を周期的に繰り返す。
患者がネブライザーの中に息を吐き出すと、偏向器６０が膜６４の付勢により非噴霧位置にあるから、噴霧は生じない。煙突部材５０の移動はカバー２１によって制限される。
吸入の間に、煙突部材５０を通る経路内において、ネブライザーを通して幾らかの空気流が与えられるかもしれない。チャンバー１４の中への空気流は、周囲からポート７２、煙突部材入口５６、煙突通路５２、および煙突出口５８を通して与えられる。この空気流は、煙突部材５０が低い位置にある吸入（吸気）時、および煙突部材が高い位置にある排気（呼気）時の両方で継続してもよい。或いは、煙突部材５０を通る空気流は、煙突部材５０が低い位置にある吸入時には停止または低下してもよい。吸気または呼気の際にネブライザーを通過する空気流の制御は、煙突部入口５６、煙突部出口５８、アクチュエータポート７２、偏向リング８２、およびチャンバーを通る空気流に影響を及ぼす他の部材（例えばフィルター）の直径を適切に選択することによって行うことができる。
上記の実施例において、膜６４は弾性トリガー閾値を与え、これによって患者の呼吸に合致した周期的な噴霧を生じることを可能にするる。この閾値は、患者の正常な呼吸の結果として、偏向器がノズルの頂部に接近しまた離れるように、正常な人の呼吸パラメータの範囲内にセットされる。一実施例において、このレベルは略3.0cm以下であり得る。この閾値は、異なったクラスの患者を考慮して異なったレベルで確立すればよいことが理解される。例えば、ネブライザーが幼児または新生児に使用されるように設計されるときは、膜の弾性閾値は、成人が使用するときの閾値よりも低くすればよい。同様に、老人の患者についても異なった閾値を使用することができる。このネブライザーは、ウマまたはイヌのような動物（家畜）のためにも使用することができる。動物への適用においては、種々の大きさの動物に対して、比較的広い範囲の閾値が存在し得る。適切に選択された動作閾値を有するネブライザーを、動物に使用するために設計することができる。開口部５６のようなチャンバー内への開口部は、噴霧のための動作閾値に影響し得る。従って、ネブライザーの動作閾値は、アクチュエータ６８を調節可能にすることによって容易に調節することができる。或いは、動作閾値は、チャンバー内への開口部５６および７２の粒径（これは空気の随伴をも制御する）を選択することによって調節してもよい。これによって、所望のときは、使用者が閾値を調節することが可能になる。動作閾値を適切に調節することによって、ネブライザーを通る流れの制御を提供することができる。例えば、患者の吸気および呼気は、早すぎたり深すぎたりしないのが望ましい。成人については、適切な流速は略30-60リットル／分であり得る。チャンバーへの開口部およびチャンバーからの開口部は、これらの流速を与えるように適切に調節すればよい。
当該ネブライザーは、呼吸駆動に依存する代わりに、マニュアルで動作させてもよい。ネブライザーをマニュアルで動作させるために、アクチュエータはカバー２１に向けて押下される。上記のように、アクチュエータは煙突部材５０に接続される。アクチュエータ７０を押して、偏向器６０をノズル２４に近接した噴霧位置にまで下げる。アクチュエータ７０を解放することにより、膜６４のバイアスによって煙突部材５０は上昇し、噴霧を停止させる。
図４および図４Ａを参照すると、インジケータ６９Ａおよび６９Ｂが、ネブライザーの動作を確認するための便利な方法を提供する。上記のように、偏向器６０がノズル２４の頂部から離間しているときは、エアゾールは発生しない。偏向器６０がアクチュエータ６８から離間されているとき、煙突部材５０を介して偏向器６０に接続されているアクチュエータ６８は上方の位置にあり、アクチュエータ６８の側部に或る赤色インジケータ６９Ａが、図４に示すようにネブライザー１０の頂部側に沿って見える。患者が十分に息を吸って偏向器６０を下方位置にまで下げると、アクチュエータ６８の側部にある赤色インジケータ６９Ａはネブライザー１０の頂部にある開口部５６を通して引き下げられる。赤色インジケータ６９Ａは最早見えなくなるが、赤色インジケータ６９Ａよりも上にある緑色インジケータ６９Ｂが、ネブライザーの頂部２１に見えたまま残る。従って、患者または看護人は、ネブライザーが動作中であることを容易に決定することができる。小児用ネブライザーの実施例では、アクチュエータおよび／またはインジケータは、漫画風にデザインすることができる。
当該ネブライザーの呼吸駆動は、便利で且つ効率的である。液体の噴霧を周期的に行うことにより、ネブライザーはより効率的になり、治療のコストを低減することができる。
このネブライザーの特徴から、噴霧を、患者の生理学的サイクルに合致させて、周期的に生じさせることができるという重要な利点が生じる。より詳細に言えば、吸入の間でのみ噴霧を行うことにより、例えば、患者に供給される薬剤の投与量をより正確にし、且つモニターすることができる。これによって、この実施例のネブライザーは、それ以外の方法ではできなかったような定量的な薬剤投与を提供することが可能になる。薬剤の供給を患者の呼気サイクルに限定することによって、薬剤の定量部分(dosimetric portion)を与えることができる。
加えて、ネブライザー１０は、偏向器６０に対するガスオリフィス３８および液体オリフィス４６の構成によって、高い力および均一な噴霧を提供する。ガスオリフィスに対する液体オリフィス４６の環状構成によって、略360#の方向でのエアゾール発生が与えられる。これは、比較的高く且つ均一な噴霧速度を可能にする。液体の偏向器に対する衝突が少ししかなく、または全くない状態で噴霧が形成されるから、その均一性が向上する。
当該ネブライザーの別の実施例において、カバー１２に、空気入口５６を覆う空気フィルターを含めることができる。このフィルターは、汚染物を侵入しないようにチャンバーの外に維持し、また噴霧された液体の逃散を防ぐように作用するであろう。このようなフィルターは、簡単で安価な取り替えが可能なように、取り外し自在であるのがよい。
更に別の実施例において、当該ネブライザーは、オンタリオ州ロンドンのツルーデル・メディカル・パートナーシップ社(Trudell Medical Partnership)が販売しているエアロチャンバーＲ(Aerochamber)のようなエアゾール化スペーサと共に使用してもよい。このエアロチャンバースペーサは、米国特許第4,470,412号に記載されており、その開示は本明細書の一部をなす参照として本願に組み込まれる。この変形例において、当該ネブライザーの出力はエアロチャンバーの入口に向けられ、患者はエアロチャンバーの出口からエアゾールを吸入する。
この実施例のネブライザーによって与えられる他の利点は、より少量のエアゾールしか周囲環境に逃散しないことである。これは多分、ネブライザーから連続的に発生するエアゾール薬剤にさらされる付き添い看護人にとって有益である。
この実施例において、膜６４は、煙突部材を上方の非噴霧位置に保持するように付勢される。従って、吸気と呼気との間の時間、または患者が休憩してマウスピースを外したときには、噴霧は起きない。別の実施例では、呼気の間を除いて、ネブライザーがエアゾールまたは噴霧剤を発生するように、膜６４は煙突部材を下方に付勢する。この変形例は、先の変形例ほど効率的ではないかもしれないが、連続的にエアゾールを発生するネブライザーに勝る顕著な利点を提供する。
当該ネブライザーの更に別の実施例において、ガスオリフィス３８、ガス通路３４またはその一部は、偏向器６０に対する加圧ガスの力を偏向させるような形状を有していてもよい。例えば、吸入の最中に、ガスの力が偏向器を遠くに動かして、ガスをチャンバーの中へ向けるのを補助しないように、ガスオリフィス３８は、ガスが偏向器に当てられたときにガスの方向変化を容易にする円錐形状を有することができる。他の実施例では、円錐形状を変化させて、ガスの力および流れを調整してもよい。
上記で述べたように、膜６２は、偏向器を動かすバイアス部材として働く。好ましくは、この膜はシリコーンゴム材料で構成される。吸気または呼気の力に応答して、反復した折り曲げ、圧縮または膨張が可能な他の材料、例えばバネまたは弾性ベローズを用いてもよい。この付勢部材は、患者の自然呼吸またはベンチレーション呼吸に際して、偏向器をノズルから遠ざかる方向またはノズルに向かう方向に所定の距離だけ動かすように構成される。
この実施例において、偏向器は、患者の呼吸に応答して上方および下方に移動する。しかし、別の実施例では、偏向器の代わりにノズル２４が移動でき、或いは、ノズルおよび偏向器の両者が移動してもよい。また、この実施例では、偏向器は上方および下方に移動されるが、別の実施例では、その移動は横方向移動、回転移動または旋回移動であってもよい。或いは、偏向器をガス出口に近接するように移動させる代わりに、別の実施例では、液体のジェットまたはオリフィスは、ガスのジェットまたはオリフィスに向けて移動することができ、或いはガスジェットに向けてまたは反対側に移動することができる。実際に、別の実施例では、ガス流および液体流を円筒状ベース内の近傍に運びまたは偏向させるための種々の手段を想定している。
当該ネブライザーの別の実施例において、液体オリフィスは、環状以外の形状を有していてもよい。例えば、液体オリフィスをガスオリフィスに隣接して配置してもよい。或いは、一連の液体オリフィスを、ガスオリフィスに隣接して、またはその回りに環状に配置してもよい。
また、当該ネブライザー１０に、ハウジング１２の外部周囲に接続されてこれを支持する複数の支持脚（図示せず）を設けてもよい。
この実施例において、偏向器５０は、チャンバー１４内の負圧によって、ノズル２４の近傍に移動する。しかし、この圧力変化は、正圧の変化によって、または正圧と負圧との組合せによって形成されてもよい。
ＩＩ．第二の実施例
ネブライザーの第二の実施例を図５に示す。この実施例によれば、ネブライザー１１０は、チャンバー１１４を構成するハウジング１１２を有している。チャンバー１１４の下方部分は、噴霧すべき液体を収容するための容器１２３として働く。ハウジング１１２の下方部分には、ノズルアセンブリー１２４が配置されている。このノズルアセンブリー１２４は、上記で述べた第一の実施例のノズルアセンブリーと同様もしくは同一である。第一の実施例と同様に、ノズルアセンブリー１２４の底部は、従来の管１２９によって加圧ガス供給源１２７に接続できる取付け器具１２８を有している。ノズルアセンブリー１２４には、ガスおよび液体の通路を構成する内管状部材および外管状部材が配置されており、この通路は、第一の実施例のときと同様に、ノズルアセンブリー１２４の頂部におけるガスオリフィスおよび液体オリフィスから出て行く。第一の実施例と同様に、このガスオリフィスおよび液体オリフィスは、好ましくは同心円状の構成を有しており、液体出口オリフィスはガス出口オリフィスを取り囲む環形状を有している。また、第一の実施例と同様に、図５の実施例において、容器１２３は比較的広く且つ浅い主要部または上方部分１８８と、比較的狭く且つ深い下方部分または二次的部分１９０とを有している。この実施例は、第一の実施例のバッフル７４と同様のベル形バッフルを伴わない形態で示されているが、この実施例でもバッフルを設けることができる。この実施例にバッフルを設けるならば、該バッフルは図１のバッフル７４と同様の構造を有することになるであろう。
図５の実施例において、煙突部材１５０は、ハウジング１１２の上方部分に配置される。該煙突部材は第一の内部通路１５２を含んでいる。この実施例において、煙突アセンブリー１５０の内部通路１５２はチャンバー１１４からの出口１９８として働く。該出口は、マウスピース１１９または患者にエアゾールを供給する、他の適切な手段（例えばマスク）に接続される。偏向器１６０が、煙突部材１５０の下端部に配置され接続されている。この偏向器１６０は、ノズルアセンブリー１２４の頂部から所定距離に離間して配置されている。この実施例において、この距離は略0.033インチである。第一の実施例とは異なり、この実施例１１０の煙突アセンブリーは、上方位置と下方位置との間で移動することができない。その代わり、この煙突アセンブリー１５０は、偏向器１６０がノズルアセンブリー１２４から適切な距離に維持されて、エアゾールが発生するような位置に固定される。
この実施例では、少なくとも一つの第二の空気通路１５３が設けられる。この第二の空気通路１５３は、煙突アセンブリー１５０内において、第一の通路１５２に隣接して配置される。この第二の空気通路１５３は、入口開口部１６１および吸引チャンバー１６３と連通している。この吸引チャンバー１６３は、煙突アセンブリー１５０の下端部の周囲、特に偏向器１６０の周縁回りに配置される。開口部１５８は、吸引チャンバー１６３とチャンバー１１４との間を連通させている。加圧ガスおよび噴霧された液体が偏向器１６０の周囲を通過して流れるときに、圧力変化が生じて、空気が周囲から開口部１６１を通り、第二の通路１５３を通して吸引チャンバー１６３の中へ吸い込まれる。一つの実施例では、この圧力変化は負圧であるが、該圧力変化は正圧変化により生じさせてもよく、或いは正圧および負圧の組合せによって発生させてもよい。開口部１５８に与えられる吸引は、エアゾールの発生を高めるように作用する。
ネブライザー１１０によって与えられる噴霧の増強は、開口部１５８周囲の壁１７１の形状に関連している。図５および図６に示すように、壁１７１の形状には、第一の領域１７３および第二の領域１７５が含まれている。第一の領域１７３は、段差または肩部１７７によって第二の領域１７５から離間されている。第一の領域１７３および第二の領域１７５は、好ましくは水平の平坦な表面であり、肩部１７７は、好ましくは垂直な表面である。また、壁１７１は第三の領域１７９を含んでいる。この第三の領域１７９は、第二の領域１７５の周囲に配置されている。該第三の領域１７９は、第二の領域１７５から偏向リング１８２に隣接して形成されたギャップ１８６へと広がる、傾斜したまたは角度の付いた表面である。
第一、第二および第三の領域１７３，１７５，１７７の形状は、偏向器からチャンバー内への空気流に影響を与える。相対的な寸法および形状は、粒子の発生および粒径の均一性を高めるように変更すればよい。壁および領域１７３，１７５および１７７の別の実施例が、図７に示されている。図７に示されている壁の実施例１７１Ａにおいて、第一の領域１７３Ａ、第二の領域１７５Ａ、および第三の領域１７７Ａの相対的な寸法は、図６の実施例における寸法から変更されている。これらの寸法は、噴霧またはエアゾールにおける粒子分布の粒径および均一性に影響を及ぼすように変更される。
図５を再度参照すると、煙突部材１５０の壁には、少なくとも一つ、好ましくは複数の開口部１８５が配置されている。開口部１８５は、チャンバー１１４と、煙突アセンブリー１５０の第一の空気通路１５２との間を連通させている。
図５および図８を参照すると、チャンバー１１４の中に偏向リング１８２を設けて大きな液滴の存在を低減し、患者に供給されるエアゾールをより均一にすることができる。第一の実施例に関連して上記で述べたように、この偏向リングは、部分的には、ネブライザーハウジング内壁上での液滴の移動を制限することによって、この機能を提供する。加えて、ハウジングの内壁にバリアを形成することによって、偏向リングは、噴霧されたエアゾールを比較的非線形の通路に沿って強制的に移動させ、マウスピースへと出す。
図５を参照すると、ネブライザー１１０を動作させるために、適切な量の液体薬剤をチャンバー１１４の容器内に収容する。出口１９８を、適切な方法でマウスピース１９９に接続する。取付け器具１２８に対して、加圧ガス源１２７を接続する。ノズルアセンブリー１２４の頂部からのガスの流れを、偏向器１６０により、ガスオリフィスを取り囲む環状の液体オリフィスを横切るように向かわせて、容器中の液体からエアゾールを発生させる。エアゾールは、ノズル１２４および偏向器１６０周囲に360#の方向で、チャンバー１１４内へと発生される。
入口１６１からチャンバー１１４の中へ、空気流の通路が確立される。供給源１２７によって与えられるガスもまた、チャンバー１１４の中への空気の供給を補充する。空気は、第二の通路１５３を通り、また吸入チャンバー１６３および開口部１５８を通って、チャンバーの中へと流れる。チャンバー１１４からの噴霧された液体を載せた空気流は、ギャップ１８６を通って移動し、開口部１８５を通って第一の通路１５２に入り、出口開口部１９８を通って、マウスピース１９９またはフェースマスクへと出て行く。この実施例において、噴霧は連続的に進行してもよく、またはガスの周期的供給のような他の手段によって周期的に行ってもよい。
偏向リング構成の別の実施例が、図９および図１０に示されている。図９において、偏向リング１８２Ａは煙突部材１５０に向けて更に広がり、煙突部材１５０の底部１５０Ａの縁部１８３Ａと殆ど重なっている。この構成は、図８に示した実施例よりも、エアゾールのための更に曲がりくねった通路を与える。図８の実施例は、より均一な粒子分布を与える。図１０において、通路は、偏向リング１８２Ｂと煙突部材の底部１５０Ｂとの間に延出しており、これにより狭い寸法のより長い通路を与えている。図１０の実施例は、図８または図９の実施例よりも、更に均一な粒子分布を与える。
ＩＩＩ．第三の実施例
本発明の他の実施例によるネブライザーが、図１１〜図１３に示されている。このネブライザー２１０は、上記で述べた先の実施例と類似している。該ネブライザー２１０は、チャンバー２１４を構成するハウジング２１２を含んでいる。図１１の実施例において、ハウジング２１２は先の実施例のハウジングよりも相対的に大きい。例えば、ハウジング２１２は、略11cm（4.33インチ）の高さおよび略9cm（3.54インチ）の直径を有している。これによって、ネブライザー２１０は、対応する大容量の液体およびエアゾールを保持することが可能になる。図１１に示したような大きなサイズのネブライザーは、ウマ、ウシ、イヌ等のような一定の動物への適用に適している。大サイズのネブライザーはまた、去痰誘導のような人への用途に使用してもよい。
取付け器具２３８は、圧縮ガス供給源（図示せず）に接続され、また出口２９８は、チャンバー２１４から噴霧された薬剤を患者に与える。この出口２９８は、適宜マウスピース、マスクまたはベンチレータに接続すればよい。既に説明した第一の実施例と同様に、ネブライザー２１０は、移動可能な煙突部材２５０を有している。ネブライザー２１０のチャンバー２１４には、複数のノズルアセンブリー２２４Ａ、２２４Ｂおよび２２４Ｃが存在する。これら夫々のノズルアセンブリーは、第一の実施例におけるノズルアセンブリー２４と同様であってよい。各ノズルアセンブリーは、２３４Ａのようなガス供給通路、および２４２Ａのような環状の液体供給通路を含んでいる。各ノズル２２４Ａ，２２４Ｂおよび２２４Ｃの頂部では、夫々のガス通路が、ガス出口オリフィス２３８Ａ、２３８Ｂおよび２３８Ｃとそれぞれ連通しており、また夫々の液体通路が、液体出口オリフィス２４６Ａ，２４６Ｂおよび２４６Ｃとそれぞれ連通している。各ノズルアセンブリーに向かう液体入口２４４は、共通して、チャンバー２１４の底部に形成された容器２２３と連通している。
煙突部材の底部には、偏向器２６０が配置されている。この偏向器２６０は、単一の面または表面で形成してもよく、または複数のノズルアセンブリー２２４Ａ〜２２４Ｃと整列した複数の面または表面で形成されてもよい。或いは、この偏向器をリングとして形成してもよい。更に、複数の偏向器を設けてもよい。好ましい実施例では、夫々のノズルの回りで360#でエアゾールの発生を可能にするために、偏向器２６０の底部の中心に、スペースまたはギャップ２６１が形成される。
膜２６４が煙突部材２５０の頂部に配置され、図１の実施例と同様にバイアス機能を与える。図１の実施例に比較して、図１１の実施例では煙突アセンブリー２５０の粒径および重量が大きいことから、膜２６４の代わりに、または膜２６４に加えて、バネのような付勢部材２６５を設けてもよい。このバネまたは他の付勢部材２６５は、煙突部材２５０の頂部に接続すればよい。
ネブライザー２１０は、図１に示したネブライザーと同様の方法で操作される。図１に示したネブライザーと同様に、図１１のネブライザー２１０は、呼吸または圧力で駆動される。適切な液体がハウジング内に貯留された後、チャンバー２１４内の圧力の周期的な低下に伴って、噴霧またはエアゾールの発生が周期的に起きるであろう。圧力の低下は、患者による吸入によって、またはベンチレーターの作用によって生じ得る。第一の実施例と同様に、呼気の間または吸引のないときは噴霧が停止する。
ネブライザー２１０は複数のノズル２２４Ａ〜Ｃを有するから、大量の液体を迅速に噴霧することができる。単一の偏向器または接続された複数の偏向器が一緒に、患者の吸入と共に複数のノズルに向けて移動するから、噴霧の周期は全てのノズルの間で整合する。
先の実施例におけると同様に、夫々の液体オリフィスは、高い噴霧発生速度を与える。図１１〜図１３の実施例は三つのノズルを示しているが、複数のノズルの数は、例えば二つ、四つ、五つ等、如何なる数であってもよい。
別の実施例において、偏向器２６０は、煙突部材１５０の本体２５２に対して回転可能である。偏向器２６０は、加圧ガス流の幾つかを捕捉し、偏向器２６０をハウジング２１２の内部で回転させる適切な羽根、チャンネルまたはプロペラを含んでいてもよい。チャンバーの内部でのエアゾールの混合を改善するために、偏向器２６０の回転を用いてもよい。
この実施例はまた、第一の実施例に示したようなベル形のバッフルを含むこともできる。
ＩＶ．第四の実施例
図１４は、本発明によるネブライザーの第四の実施例を示している。ネブライザーのこの実施例３１０は、ベンチレーター回路３０１と共に使用されるようになっている。ベンチレータ回路３１０は、ベンチレーターから患者へ空気を供給する吸気性の空気流通路３０２を含んでいる。この実施例のネブライザー３１０は、ベンチレーター回路３０１から空気を供給するための第一の長さの吸気管３０３と、患者に空気を供給する第二の長さの吸気管３０４との間に接続された、吸気性の空気流通路３０２の中に配置される。第二の長さの吸気管３０４は、マスク、気管内チューブなどの手段によって、患者に接続され得る。
図１の実施例のように、図１４の実施例のネブライザーは、圧力または呼吸で駆動される。従って、ネブライザー３１０は、患者の呼吸またはベンチレーションと同期して、周期的にエアゾールを生成する。このネブライザーは、チャンバー３１４を構成するハウジング３１２を有している。ノズルアセンブリー３２４は、チャンバー３１４の底部まで延出している。加圧ガスは、ノズルアセンブリー３２４の頂部端にあるガスオリフィスから供給され、液体は、第一の実施例と同様にチャンバー３１４の底部にある容器３２３から、ノズルアセンブリー３２４の頂部端に配置された液体オリフィスへと吸い出される。煙突アセンブリ３５０が、ハウジング３１２の頂部から下方に延びている。煙突部材３５０は、可撓性の弾性部材３６４によってハウジングに接続されている。偏向器３６０は、ノズルアセンブリー３２４の頂部にあるガスオリフィスおよび液体オフィスと真っ直ぐに対向して、煙突アセンブリー３５０の底部に配置されている。煙突部材３５０の入口３５６は、ベンチレーター回路３０１からの吸気管３０３に接続される。該入口３５６は、煙突アセンブリー３５０の内部通路３５２と連通されている。ベンチレーター３０１からの吸気ガスは、煙突部材入口３５６を介してネブライザー３１０に導入され、次いで煙突アセンブリー３５０の通路を通過し、更に煙突部材３５０の壁に配置された開口部３８５を通ってネブライザーチャンバー３１４の中へと通過する。吸引されたガスは、出口３９８を介してネブライザーチャンバー３１４を出る。出口３９８は第二の長さの吸気管３０４に接続され、この管は気管内チューブ、マスク、または他の手段（図示せず）に接続される。この実施例は、第一の実施例で示したように、ベル形のバッフルを含んでもよい。
図１４の実施例において、ベンチレータ回路３０１の正常な動作は、ネブライザー３１０内の圧力の十分な変化を生じさせ、煙突アセンブリ３５０がノズルアセンブリー３２４の近傍へと接近し、またそこから遠ざかるように、該アセンブリーの移動を誘発させる。従って、吸気サイクルの際に、偏向器３６０を含む煙突アセンブリー３５０は、（第一の実施例に関して上述したように）ノズルアセンブリー３２４の頂部に接近して液体の噴霧を生じさせるであろう。ベンチレーター３０１の呼気相の際、偏向器３５０はノズルアセンブリー３２４から遠くに位置し、これにより噴霧を停止させる。ネブライザー３１０のチャンバー３１４から、エアゾールをベンチレーター回路の吸気チューブの中に引き出すために必要とされるもの以外は、特別な接続は必要とされない。
Ｖ．第五の実施例
図１５は、本発明によるネブライザーの第五の実施例を示している。先の実施例と同様に、図１５のネブライザー４１０は、ベンチレータ回路に使用するために適合されており、ベンチレータの動作および／または患者の呼吸と共働して、周期的にエアゾールを生成する。
ベンチレーター回路４０１は、第一の長さのチューブ４０３で形成された吸気通路４０２を有しており、これは患者に連結されたマスク４０５、または気管内チューブなどに接続される。ベンチレーター回路４０１はまた、呼気バルブ圧力ライン４０６を含んでいる。この呼気バルブ圧力ライン４０６は、呼気通路４０８に連結された呼気バルブ４０７に接続される。患者の換気の際、加圧ガスは、排気バルブ圧力ライン４０６の中に供給されて排気バルブ４０７に向い、患者の換気の周期的繰り返しを補助する。
ネブライザー４１０は、チャンバー４１４を定義するハウジング４１２を有し、また先に述べた実施例と同様に配置されたノズルアセンブリー４２４、可撓性の弾性膜４６２、および偏向器４６０を含んでいる。煙突部材の代わりに、このネブライザー４１０はポスト４５０を有しており、これに偏向器４６０が連結されている。煙突部材とは異なり、ポスト４５０は空気開口部または内部空気通路を含んでいない。偏向器４６０は、ノズルアセンブリー４２４の頂部から真っ直ぐに隣接したポストの底部側に接続されている。図１５の実施例はまた、ベンチレーター回路４０１がネブライザー４１０に連結され、またベンチレーター回路４０１がネブライザー４１０の周期的噴霧を起こさせる点で、先の実施例とは異なっている。この実施例はまた、第一の実施例に示したようなベル形状のバッフルを含むことができる。
図１５において、ネブライザーハウジング４１２は、チャンバー４１４への入口４５６を含んでいる。この入口４５６は、ベンチレーター回路４０１からの吸気チューブ４０２における第一の区画４０３に接続される。ネブライザーハウジング４１２はまた、チャンバー４１からの出口４９８を含んでいる。この出口４９８は、吸気チューブの第二の区画４０４に接続されており、該チューブは従来の装置４０５、例えば、気管内チューブまたはマスクに至り、患者はそこから、ネブライザー４１０由来のエアゾールを含むベンチレータ４０１からの吸気流を受け取る。
ネブライザーチャンバー４１４から膜４６２を横切って、通路４８３が配置されている。この通路４３２は、ティー４８７のような適切な手段によって、ベンチレータ回路４０１の排気バルブ圧力ライン４０６に接続されている。ベンチレーター回路４０１は、患者へおよび患者から空気を循環させるから、空気は呼気バルブ圧力ライン４０６の中を循環して流れ、呼気バルブ４０７を動作させる。呼気バルブ圧力ライン４０６内のこの空気流は、チャンバー４１４内の空気との圧力差を生じる。膜４６２は、吸気流通路４０２および呼気バルブ圧力ライン４０６を横切って配置されており、従って、これら二つの通路を横切る圧力差を検知する。先の実施例と同様に、ベンチレーターの吸気相に際して、偏向器４６０はノズルアセンブリー４２４の頂部に接近し、またベンチレーターの呼気相の際には、ノズルアセンブリーの頂部近傍から遠ざかる。従って、吸気相の間は噴霧が生じるが、呼気相の間は噴霧を生じない。
ＶＩ．第六の実施例
図１６は、本発明の第六の実施例５１０を示している。この実施例は、図１５の実施例のネブライザー１１０と類似している。ネブライザー５１０は、チャンバー５１４を定義するハウジング５１２を含んでいる。チャンバー５１４は、加圧ガス源５２７に接続された入口５２８を有し、また、患者に至るチューブ５９９（若しくはマウスピース等の同様の構造）に接続された出口を有しており、患者はそこから空気およびエアゾールを吸入することができる。図５の実施例と同様に、図１６のネブライザー５１０はまた、空気随伴のための入口５６２を含んでいる。他の実施例におけると同様に、偏向器５６０と対向してノズル５２４の頂部に配置された液体出口およびガス出口（図示せず）が、チャンバー５１４の中にエアゾールを分配する。
この実施例のネブライザー５１０は呼吸を駆動する特徴的構成を含んでおり、この構成によって、該ネブライザーに、患者の生理学的サイクルと共働して周期的に噴霧を発生させることを可能にする。図１５の実施例において、呼吸を駆動させる特徴的構成は、ネブライザーハウジング５１２の外部にある。この特徴的構成には、加圧ガス源５２７からネブライザー入口５２８に対して加圧ガスを与える入口管５２９と共に、インラインで配置されたバルブ５６９または他の計量装置が含まれている。チューブ５６７は、出口管５９９から入口管５２９に接続されている。このチューブ５６７は、バルブ５６９が出口管５９９内の圧力を検知することを可能にする。一つの実施例において、該チューブ５６７は慣用のチューブであってよく、バルブ５６９はこのチューブ５６７を通して圧力を検知する。バルブ５６９は、チューブ５６７を介して検知される出口５９９内の圧力変化に同期して開閉し、ネブライザー５１０に加圧ガスを供給するように適合されている。より詳細に言えば、吸入時には、入口５９９および接続チューブ５６７内の圧力は低く、バルブ５６９が開き、加圧ガスがネブライザー５１０の中に供給されることにより、噴霧が生じるであろう。吸入後は、患者側出口５９９および接続チューブ５６７内の圧力が上昇し、バルブが閉じることにより噴霧は停止される。このようにして、図１６の実施例は、上記で述べた他の実施例と同様の呼吸駆動を与えることができる。チューブ５６７およびバルブ５６９は、再使用可能または使い捨ての何れであってもよく、また図１６に示したネブライザー５１０と共に使用してもよく、或いは他のタイプのネブライザーと共に使用してもよい。また、チューブ５６７およびバルブ５６９は、ベンチレーションされる患者に湿気を与えるために用いる加湿器と共に使用することもできるであろう。
ＶＩＩ．第七の実施例
図１７Ａおよび図１７Ｂは、本発明によるネブライザーの第七の実施例６１０を示している。この実施例は、ハウジング６１２が液体６２５を保持するチャンバー６１４を限定し、また、加圧ガス供給源６２７により液体を噴霧する点で、先の実施例と同様である。この実施例では、偏向器アセンブリーポスト６５０の頂部端がハウジングの頂部側に結合されており、偏向ポスト６５０の底面６６０が、ノズルアセンブリー６２４の頂部６３９からの固定距離、例えば0.033インチに配置されるようになっている。先の実施例におけると同様に、ガスオリフィスおよび液体オリフィス（図示せず）が、ノズルアセンブリー６２４の頂部に配置されている。液体オリフィスはリング形状で、且つガスオリフィスと同心円状であってもよく、或いは、これらのオリフィスが並列に配置されていてもよい。マウスピース７００は、チャンバー６１４からエアゾールおよび空気の吸い出しを可能にする。可撓性のダイアフラム６６４が、ネブライザーチャンバー６１４の上部領域内に配置されており、該チャンバーの内部と外部環境との間の境界を形成している。一以上の空気入口ポート６５６が、ハウジング６１２の頂部に配置されている。フィルター６３９が、偏向器ポスト６５０の頂部に配置されている。円筒状のシールドまたは収集表面６３３が、可撓性ダイアフラム６６４に連結され、チャンバー６１４の中を下方に延びて、偏向器ポスト６５０の下方部分およびノズルアセンブリー６２４の上方部分を覆っている。このシールド６３３は、偏向器ポスト６５０およびノズルアセンブリー６２４の外径よりも大きい内径を有しており、これらの部分に対して容易にシフトすることができる。一以上の窓６３７が、シールド６３３の壁に配置されている。これらの窓６３７は、（図１７Ｂに示すように）ダイアフラム６６４が上方部分にあるとき、窓６３７がノズル６２４と偏向器６６０との間のギャップに整列しないように、円筒状シールド６３３の壁に配置されている。該シールド６３３がこの上方位置にあるときに、液体オリフィスを横切る加圧ガス流により発生したエアゾール粒子は、円筒状シールド６３３の内壁に衝突して液滴を形成し易く、該液滴は落下して容器の中に戻る。これに加えて、またはその代わりに、具体的な寸法によっては、シールド６３３が加圧ガスオリフィスから液体オリフィスを横切るガス流を妨害して、液体オリフィスから液体を吸い出すための減圧を不十分にするかもしれない。何れにしても、チャンバー６１４の中に向かうエアゾール粒子の生成は減少する。しかし、患者がマウスピース７００を通して吸引するときのように、空気がチャンバー６１４から引き抜かれると、チャンバー６１４の内部圧力の減少によって、（図１７Ａに示すように）ダイアフラム６６４は下方に曲げられる。これは、円筒状のシールド６３３を下方の位置へとシフトさせる。シールド６３３が下方位置にあるとき、窓６３７は、ノズル６２４と偏向器６６０との間のギャップに対して整列して、液体オリフィスから発生したエアゾールチャンバー６１４の中へと逃がし、患者はそこから吸引することができる。
医学的または治療的用途での使用について、上記実施例のネブライザーを説明してきた。ここで開示した本発明の原理は、他の用途、例えば工業、製造業または自動車（例えば気化器）における適用を有することができる。
上記の詳細な説明は限定的なものではなく、例示とみなされるべきものであり、全ての均等物を含む以下の請求の範囲が本発明の範囲を定義するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for delivering an aerosol drug, a nebulized liquid or solid drug, or vapor to a patient's trachea. More specifically, the present invention relates to an improved nebulizer that more efficiently provides an aerosol with improved particle size uniformity.
Pharmaceutical nebulizers for generating fine sprays or sprays of liquid medication that can be inhaled by a patient are well-known devices commonly used to treat certain symptoms and diseases. Nebulizers are used to treat conscious patients who breathe naturally and those who are breathing controlled.
In some nebulizers, gas and liquid are mixed together and applied to the baffle. As a result, the liquid is aerosolized. That is, the liquid forms small particles suspended in air. This liquid aerosol is then inhaled into the patient's trachea. One way to mix gas and liquid in a nebulizer is to pass a rapidly moving gas over the liquid orifice tip of the tube. A factor that contributes to sucking and spraying liquid into the gas stream from the liquid orifice tip is the negative pressure created by the pressurized gas stream.
Some of the considerations in nebulizer design and operation include dose adjustment and maintenance of a consistent aerosol particle size. In conventional nebulizer designs, pressurized gas entrains liquid continuously toward the baffle until there is no more liquid in the container. With continuous nebulization, aerosol wastage can occur during patient exhalation or during the delay between patient inhalation and exhalation. This effect complicates dose adjustment since it is difficult to measure the amount of wasted aerosol. Continuous spraying can also affect particle size and / or density. In addition, during non-inhalation, excessive drug may be lost due to condensation on the nebulizer or mouthpiece. On the other hand, interrupting spraying can also affect particle size and density when spraying is turned on and off.
There are several other considerations related to the effectiveness of nebulizer therapy. For example, when the generation of aerosol particles is relatively uniform, for example, particles of a particular particle size, particles within a certain particle size range, and / or particles with a significant proportion of particles within a certain particle size range Nebulizer therapy has been suggested to be more effective when is produced. One particle size range that is considered appropriate for inhalation therapy includes a particle size range of approximately 0.5 to 2 microns. Other particle size ranges may be appropriate or preferred for special applications. In general, large and small droplets should be minimized. Also, in some inhalation therapies, it is considered desirable that a significant percentage (eg, 75%) of aerosol particles is less than about 5 microns, depending on the desired particle deposition area in the trachea. In addition, it may be advantageous for the nebulizer to generate a large amount of aerosol quickly and uniformly so that the proper amount can be administered.
Therefore, an improved nebulizer is needed in view of these requirements.
[Summary of the Invention]
The present invention provides a method and apparatus for delivering a nebulized liquid or solid drug or vapor to a patient. According to one aspect, the present invention includes an aerosol that is generated during inhalation (when inhaling), sometimes both during inhalation and during exhalation (when exhaling), and breath-controlled patients and spontaneous breathing Includes nebulizers that can be used by both patients.
In accordance with another aspect of the present invention, a nebulizer is provided that is pressure sensitive so that the spray is coordinated with the patient's natural physiological cycle, such as the patient's respiratory cycle. The nebulizer includes a movable gas deflector for deflecting pressurized gas at the liquid outlet. The deflector moves in response to the patient's breathing cycle. In one embodiment, a biasing member such as a membrane moves the deflector.
According to yet another aspect of the present invention, a nebulizer having an annular liquid orifice and spraying an aerosol in a radial direction in response to a pressurized gas flow from a gas orifice disposed concentrically therewith. Is provided.
In yet another aspect of the invention, a nebulizer is provided having a chamber with a plurality of liquid orifices and / or gas orifices disposed therein. The plurality of orifices may be annular orifices. A deflector may be provided to deflect the gas toward the plurality of liquid orifices.
In a further aspect of the invention, the nebulizer container includes an upper wide portion and a lower narrow portion so as to apply a relatively uniform pressure to the liquid orifice that draws liquid from the container.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a first embodiment of a nebulizer according to the present invention in partial cross section.
FIG. 1A is a cross-sectional view showing the nebulizer of FIG. 1 in an intake cycle state.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the nozzle assembly of the nebulizer of FIG.
FIG. 3 is a top cross-sectional view of the nebulizer of FIG. 1 along line 3-3 '(baffles not shown for clarity).
FIG. 4 is a perspective view showing the top of the nebulizer of FIG.
4A is a perspective view showing the top of the nebulizer in the inspiratory cycle of FIG. 1A.
FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the nebulizer according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the bottom of the chimney cylinder in the embodiment of FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 6, showing another embodiment of the chimney cylinder bottom in the nebulizer shown in FIG. 5.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a deflection ring portion of the nebulizer of FIG.
FIG. 9 shows another embodiment of a deflection ring configuration for the nebulizer of the embodiment of FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view similar to FIG. 8, showing another embodiment of a deflection ring configuration.
FIG. 11 is a sectional view showing a third embodiment of the nebulizer according to the present invention.
12 is a top view of the nozzle assembly of FIG.
13 is a cross-sectional view taken along line 13-13 ′ of the embodiment of FIG.
FIG. 14 is a sectional view showing a fourth embodiment of the nebulizer according to the present invention.
FIG. 15 is a sectional view showing a fifth embodiment of the nebulizer according to the present invention.
FIG. 16 is a sectional view showing a sixth embodiment of the nebulizer according to the present invention.
17A and 17B are sectional views showing a seventh embodiment of the nebulizer according to the present invention.
Detailed Description of the Preferred Embodiment at the Present Stage
I. First embodiment
A first preferred embodiment 10 of the nebulizer is shown in FIG. The nebulizer 10 is a small volume nebulizer and includes a housing or container 12 that constitutes an internal chamber 14. The housing 12 is formed of a side wall portion 18 formed in a cylindrical shape, a top portion 20, and a bottom portion 22. The components of the housing 12 may be formed from a number of separate pieces of material joined together by welding, adhesive, etc. More preferably, some of the components are formed by an injection molding process. A single piece of material may be formed together. For example, the bottom and sides 22, 18 may be formed from separate pieces that are joined together and are preferably formed from a molded piece of plastic. Any of a number of plastics including polycarbonate or polycarbonate blends may be suitable. The cover 21 is removably attached to the top of the housing 12 by a snap-on cover mechanism, twist lock screw, screw or other type of fixture. The housing 12 is approximately 6 cm (2.36 inches) high and has a diameter of approximately 4 cm (1.57 inches).
The lower part 23 of the chamber 14 acts as a container for holding a liquid 25 to be sprayed, such as a solution containing a drug. A nozzle assembly 24 is disposed in the lower portion 23 of the housing 12. With reference to FIGS. 1-3, the nozzle assembly 24 extends downwardly from the chamber 14 of the housing 12 to a fixture 28 disposed on the bottom 22 of the housing 12 outside the chamber 14. The fixture 28 is sized to connect to a pressurized gas supply 27 provided through a conventional tube 29. The pressurized gas may be supplied by any suitable source, such as conventional gas sources used in hospitals, pumps, compressors, cartridges, canisters, and the like.
The nozzle assembly 24 includes an outer tubular member 30 and an inner tubular member 32. The inner tubular member 32 has a passage 34 that extends from an opening 36 at the bottom end of the fitting 28 to a gas outlet orifice 38 disposed at the top end of the nozzle assembly 24. The inner tubular member 32 is disposed in the inner passage 40 of the outer tubular member 30. Inner tubular member 32 is slidable within inner passage 40 so that it can be aligned within outer tubular member 30. The passage 42 is formed by a groove or slot on the outer surface of the inner tubular member 32 and / or on the inner surface of the outer tubular member 30. This passageway 42 extends from an opening 44 located in the container 23 below the chamber 14 to a liquid outlet orifice 46 located at the top end 39 of the nozzle assembly 24. The passage 42 serves to carry the drug solution from the container 23 at the bottom of the chamber 14 to the liquid outlet orifice 46 at the top of the nozzle assembly 24. (In another embodiment, the passage 42 may be formed by a void or region between a plurality of fins disposed on the outer surface of the inner tubular member 32 and / or the inner surface of the outer tubular member 30.)
As shown in FIG. 3, the liquid outlet orifice 46 has an annular shape formed at the top end of the outer tubular member 36 and the top end of the inner tubular member 32 in the nozzle assembly 24. The gas outlet orifice 38 has a circular shape and is arranged concentrically with respect to the annular liquid orifice. In one embodiment, gas outlet orifice 38 has a diameter of approximately 0.022 inches and liquid outlet orifice 46 has an outer diameter of approximately 0.110 inches to 0.125 inches and an inner diameter of approximately 0.084 inches. These dimensions are given by way of example, and the nebulizer may be made with other dimensions of different sizes as desired.
The top end 39 of the nozzle assembly 24 is formed by the top ends of the outer tubular member and the inner tubular members 30, 32. In this embodiment, the top end 39 is a flat surface generally having a diameter of approximately 0.18 inches. In another embodiment, the top end 39 may have a non-planar shape, for example, the inner tubular member 32 is connected to the outer tubular member 30 such that the liquid orifice 46 is positioned below the gas orifice 38. It may be spaced upward.
The nozzle assembly 24 or a portion thereof may be formed as part of the housing 12 as a single piece of material in the injection molding process. For example, the inner tubular member 32 may be formed of the same injection molded plastic piece as the bottom of the housing 12.
Referring again to FIG. 1, the nebulizer 10 also includes a chimney assembly 50. The chimney assembly 50 is disposed on top of the chamber 14 above the liquid container 23. The chimney assembly 50 includes a tubular body 51, which defines an internal passage 52 that extends from an inlet opening 56 of the housing cover 21 to an outlet opening 58 at the bottom end of the tubular body 51. The chimney assembly thus serves as an inlet channel for ambient air introduced into the chamber 14. The inlet opening 56 is in communication with ambient air (via the actuator button port described below) and the outlet opening 58 is in communication with the chamber 14.
A deflector 60 is disposed at the lower end of the chimney assembly 50. The deflector 60 may be formed of the same piece of molded plastic material as the chimney member 50 or may be formed of another piece of material that is attached to the remainder of the chimney assembly 50 by suitable means. (This deflector may also be provided gastrodynamically, for example, by a counter gas source located directly opposite the nozzle.) The deflector 60 is a gas outlet orifice located at the top of the nozzle assembly 24. 38 and the liquid outlet orifice 46. The deflector 60 is movable so that the distance between the deflector 60 and the nozzle assembly 24 can be changed. The deflector 60 has a flat circular shape with a diameter of approximately 0.18 inches, covers both the gas orifice 38 and the liquid orifice 46, and outwards to approximately the outer edge of the top surface 39 of the nozzle assembly 24. It has spread.
The chimney assembly 50 is connected to the housing 12. Specifically, the chimney assembly 50 is attached to the top 20 of the housing 12 by a membrane or diaphragm 64. The membrane 64 is a ring-shaped piece made of a flexible elastic material such as silicone rubber. The outer rim or outer bead of the membrane 64 is secured in a groove at the top of the housing 12 and / or the cover 21. The inner rim of the membrane 64 is secured in a slot formed by the two members of the chimney assembly 50. The film 64 has a wavy cross-sectional profile as shown in FIG. This causes the membrane 64 to act as a rolling diaphragm. The membrane 64 allows limited movement of the chimney assembly. As a result of the chimney assembly 50 being connected to the membrane 64, the membrane 64 biases the chimney member 50 away from the nozzle assembly 24, as shown in FIG. When installed as shown in FIG. 1, the bottom of the chimney assembly is spaced approximately 0.15 inches from the top surface of the nozzle assembly 24. An actuator 68 is disposed at the top end of the chimney assembly 50. The actuator 68 is connected to the tubular body 51 of the chimney assembly 50 and extends through the opening 56 at the top of the housing 12 in the cover 21. Actuator 68 includes a closed top side 70 having one or more side open ports 72.
Referring to FIG. 4, indicators 69 A and 69 B are disposed on the side of the main body of the actuator 68. The indicators 69A and 69B may be formed by colored markings or parallel rings provided on the side of the actuator 68. In the preferred embodiment, indicator 69A is red and is located adjacent to the top side of nebulizer body 12. The indicator 69B is preferably green, and is disposed above and adjacent to the indicator 68A.
A bell-shaped baffle 74 is disposed in the chamber 14 at the bottom end of the chimney assembly 50. The baffle 74 extends outward from the opening 58 at the bottom of the chimney passage 51 toward the inner wall of the cylindrical portion 18 of the housing 12. The baffle 74 includes a horizontal portion 75 and a vertical portion 76 that extends downwardly from the horizontal portion 75 toward the top of the nozzle assembly 24. The baffle 74 has an open bottom side that provides an air passage around the bottom side of the cylindrical vertical wall 76.
As described above, the deflector 60 can move relative to the nozzle assembly. This embodiment provides a means to limit the movement of the deflector relative to the nozzle assembly 24. This may be achieved by any of several suitable methods. In this embodiment, movement of deflector 60 toward nozzle assembly 24 is limited by one or more stop pins 80. The stop pin 80 extends upward from the bottom 22 of the housing. There are three stop pins in this embodiment. The top end of the stop pin 80 is spaced from the bottom end of the vertical wall 76 in the baffle 74. Since the chimney assembly 50 is vertically movable by being connected to the housing 12 with a flexible membrane 64, the stop pin 80 provides a lower limit for the movement of the chimney assembly 50. In this embodiment, the stop pin is such that a clearance “h” is provided between the deflector 60 and the top surface 39 of the nozzle assembly 24 when the lower edge of the vertical wall 76 of the baffle 74 contacts the stop pin 80. 80 is spaced apart. In a preferred embodiment, the gap “h” is approximately 0.025 inches to 0.045 inches, preferably approximately 0.030 inches to 0.040 inches, and most preferably approximately 0.033 inches.
In another embodiment, movement of deflector 60 toward nozzle assembly 24 may be limited by means other than stop pins. For example, when the housing is formed by an injection molding process, steps, shoulders, fins, or other structures along the wall of the housing are used to limit downward movement of the chimney assembly and / or deflector. It may be provided.
A deflection ring 82 is also disposed in the chamber 14. The deflection ring 82 is located on the inner wall of the cylindrical portion 18 of the housing 12. Specifically, the deflection ring 82 is disposed adjacent to the baffle 74. The particle size of the deflection ring 82 is determined to constitute a gap 86 around the baffle 74. The deflection ring 82 serves to prevent large droplets that may form on the inner wall of the housing 12 and to drop the large droplets back into the container 23 at the bottom of the housing 12. In addition, the deflection ring 82 serves to provide a relatively tortuous path for the flow of aerosol particles from the bottom to the top of the chamber 14. This tortuous path helps reduce the presence of large particles and make the particle size distribution more uniform.
As mentioned above, the bottom of the chamber 14 serves as a container 23 for the liquid to be sprayed. In this embodiment, the container has a funnel shape so that the liquid to be sprayed is directed down to the inlet 44. The container part of the chamber 14 is formed of at least two parts or stages. In this embodiment, the upper portion 88 of the container is relatively wide and has a diameter approximately the same as the diameter of the cylindrical portion 18 of the housing 12 (eg, 2.34 inches). This upper portion 88 is relatively shallow (eg, 0.3125 inches to 0.25 inches). The upper part 88 of the container is inclined like a funnel towards the lower part 90 (or the second wall) of the container. The lower portion 90 of the container is relatively narrow but relatively deep (eg, 0.25 inch). The lower portion 90 of the container is slightly wider (eg, 0.625 inch) than the outer diameter of the nozzle assembly 24. An opening 44 through which the liquid is drawn is arranged at the bottom of the lower part 90 of the container. In this embodiment, the container 23 also includes an intermediate portion 92 disposed between the upper portion 88 and the lower portion 90. This middle portion 92 of the container 23 has a height and width intermediate between the upper and lower portions.
In the nebulizer embodiment shown in FIG. 1, the relative size and dimensions of the upper, lower and middle portions of the container 23 are such that the size and output of the aerosol particles are relatively uniform overall. Contributes to the generation of As will be described in more detail below, the liquid in the container 23 is drawn through the opening 44 to the liquid passageway 42 due in part to the negative pressure created by the gas flow across the liquid orifice 46. The suction force provided by the gas flow draws liquid from the container to the top of the nozzle and entrains the liquid in the air flow at a constant rate. As the liquid is sprayed, the surface level of the liquid in the container decreases, thereby directly increasing the distance that the liquid must be drawn from the container to the top orifice of the nozzle. As the distance from the liquid surface to the top of the nozzle increases, more energy is required to draw the liquid to the liquid orifice at the top of the nozzle assembly 24. Assuming that the gas pressure is relatively constant, this increase in distance has the effect of reducing the liquid flow through the liquid orifice, which also makes the aerosol particle size and velocity non-uniform. May be affected.
The nebulizer embodiment in FIG. 1 reduces this possible adverse effect. In the embodiment of FIG. 1, a relatively large portion of liquid is stored in the upper portion 88 of the container and a relatively small portion of liquid is stored in the lower portion 90 of the container. Since the large portion 88 of the container is wide and relatively shallow, as the liquid in this portion of the container is withdrawn, the surface level of the liquid in the container changes relatively little. Thus, when this portion of liquid is gone, the energy required to draw this amount of liquid from the container to the liquid orifice 46 changes only slightly. When all of the liquid in the upper portion 88 of the container has been sprayed, the remaining liquid in the lower portion 90 of the container is sucked into the liquid passageway 42 and the height of the top surface of the liquid is quickly reduced. However, since the lower portion 90 of the container is relatively narrow, it contains only a small proportion of atomized liquid, so that overall, this portion of the liquid may have a small effect on aerosol particle size and power. No.
Another advantage afforded by the funnel shape of the container is that the relatively narrow particle size of the lower portion 90 of the container has a smaller surface area, thereby directing the liquid toward the opening 44. This directs most or all of the liquid to the opening 44 with little waste.
The nebulizer of FIGS. 1 to 3 may have a sensor 89. The sensor 89 can be attached to the housing at an appropriate position, such as the cover 21 shown in FIG. This sensor 89 monitors the operating cycle of the nebulizer 10. Sensor 89 may monitor the operating cycle by monitoring the movement of chimney portion 50 relative to housing body 12. The sensor 89 can utilize any suitable technology such as electronic technology, gas pressure technology, or opportunity technology. For example, the sensor may respond to local volume changes as the chimney moves away from and close to the top of the housing. Alternatively, the sensor may respond to an embedded magnet or measure optical parameters or the like. Sensor 89 monitors the cycle of operation and provides a count that can be observed by the user or nurse. This allows the user or nurse to evaluate what amount of medication has been delivered. Sensor 89 includes a display or similar device for this purpose. In addition, the sensor may include an appropriate program that reports on the continuation, frequency, speed, etc. of the spray operation. These parameters can also be provided to inform the patient or nurse of information regarding the administration of the drug. This example of a nebulizer can also include a suitable program that limits the amount of drug or drug that can be administered. For example, if a nebulizer is used to administer a pain-suppressing drug such as morphine, the nebulizer can be programmed to limit the amount of such drug that can be administered to a patient.
The embodiment of the nebulizer shown in FIGS. 1-3 is adapted for use by a naturally breathing patient, so an aerosol from a nebulizer can be used with a mouthpiece or a breathable patient. Output to mask. Therefore, an adapter 99 having an outlet 98 connected to the mouthpiece 100 is disposed in the upper portion of the chamber 14. In another embodiment, as described further below, the nebulizer may be used with a ventilator system and the adapter 99 may connect the outlet 98 to the ventilator circuit instead of the mouthpiece.
In order to operate the nebulizer 10, an appropriate amount of liquid, such as a drug or water, is placed in the container of the chamber 14. First, the cover 21, the membrane 64 and the chimney member 50 are removed, an appropriate amount of liquid is filled into the container, and then the cover 21, the membrane 64 and the chimney member 50 are rearranged in the housing 12, thereby removing the liquid from the container Housed inside. In the preferred embodiment, the cover, membrane and chimney member are assembled together and can be removed together as a unit. (Alternatively, the liquid may be placed in the container through the mouthpiece 100, and the nebulizer may be provided by the manufacturer pre-filled with an appropriate amount of drug, and the nebulizer can be resealed. A port may be provided.) A pressurized gas source 27 is connected to the fixture 28. The pressurized gas source 27 can be an external gas source that provides gas in the range of 35 p.si to 50 p.si at a rate of 4-10 liters / minute, although other rates and pressures are also suitable. Gas is supplied through the passage 34 and is ejected from the gas outlet 38 into the chamber 14. However, at this stage, since the deflector 60 is in the non-spray position before the patient inhales, the gas moves upward from the gas outlet orifice 38 and no spray occurs. The membrane 64 holds the chimney assembly 50 including the deflector 60 spaced from the nozzle 24. When in the non-spray position, the distance between the deflector 60 and the top of the nozzle is approximately 0.15 inches. At this distance, the gap between the deflector 60 and the nozzle 24 is such that the gas flow does not produce sufficient negative pressure to pull the liquid over the liquid orifice 46.
In order to generate an aerosol with the nebulizer, the patient places the mouthpiece 100 into his / her mouth. As the patient inhales, air is withdrawn from the chamber, reducing the pressure in the housing 12. The low pressure in the chamber 14 causes the membrane 64 to bend and the chimney member 50 to be pulled down. The lower position of the chimney member 50 is shown in FIG. 1A. The downward movement of the chimney member 50 is limited by the stop pin 80. When the stop pin 80 restricts downward movement of the chimney member 50, the deflector 60 is separated from the top surface 39 of the nozzle assembly 24 by a predetermined distance “h”. In this example, the gap “h” is approximately 0.033 inches.
Pressurized gas that is continuously injected into the nebulizer through the fixture 38 is deflected approximately 90 # sideways by the deflector 60. The gas outlet orifice 38, deflector 60 and nozzle top 39 are generally circular, and the gas exiting the orifice 38 is evenly distributed in a generally 360 # pattern or radiation pattern. The liquid drug in the container is then drawn up into the passage 42 and exits the liquid outlet orifice 46 due in part to the negative pressure created by the gas moving over the liquid outlet orifice. The liquid sucked into the deflected gas stream is aerosolized at least by the time it reaches the large volume space of the chamber. In this embodiment, the liquid drug drawn from the liquid orifice 46 has little or no impact against the deflector 60. However, in other embodiments, the liquid drawn into the gas stream may be impinged toward the deflector 60.
As the liquid is sprayed, it moves into the chamber 14 along a path around the lower edge of the baffle 74. As the patient inhales, the nebulized liquid moves upward through the gap 86 between the baffle 74 and the deflection ring 82 and out through the mouthpiece 100 into the patient's trachea.
When the patient stops inhaling, the pressure in the chamber 14 increases. The bias of the membrane 64 is large enough to move the chimney member 50 up again, increasing the distance between the deflector 60 and the top surface 39 of the nozzle assembly 24, and spraying the liquid. Stops. In other embodiments, springs, pneumatic valves or other biasing devices may be utilized alone or in combination with each other or with a membrane to move the deflector 60 to the non-spray position. Thus, the nebulizer periodically repeats aerosol generation in synchronization with the patient's respiratory cycle.
When the patient exhales into the nebulizer, no spray occurs because the deflector 60 is in the non-spray position due to the bias of the membrane 64. The movement of the chimney member 50 is limited by the cover 21.
During inhalation, some air flow may be provided through the nebulizer in the path through the chimney member 50. Airflow into the chamber 14 is provided from the environment through the port 72, chimney member inlet 56, chimney passage 52, and smoke outlet 58. This air flow may be continued both during inhalation (intake) where the chimney member 50 is in a low position and during exhaust (exhalation) where the chimney member is in a high position. Alternatively, the airflow through the chimney member 50 may stop or decrease during inhalation when the chimney member 50 is in a low position. Control of the air flow through the nebulizer during inhalation or exhalation is controlled by the chimney inlet 56, the chimney outlet 58, the actuator port 72, the deflection ring 82, and other members that affect the air flow through the chamber (eg, filters ) Can be performed by appropriately selecting the diameter.
In the embodiment described above, the membrane 64 provides an elastic trigger threshold, which allows for a periodic nebulization consistent with the patient's breathing. This threshold is set within normal human breathing parameters so that the deflector approaches and leaves the top of the nozzle as a result of the patient's normal breathing. In one embodiment, this level can be about 3.0 cm or less. It will be appreciated that this threshold may be established at different levels taking into account different classes of patients. For example, when the nebulizer is designed for use with infants or newborns, the elasticity threshold of the membrane may be lower than the threshold used by adults. Similarly, different thresholds can be used for elderly patients. This nebulizer can also be used for animals (livestock) such as horses or dogs. In animal applications, there may be a relatively wide range of threshold values for various sized animals. Nebulizers with appropriately selected operating thresholds can be designed for use with animals. Openings into the chamber, such as opening 56, can affect the operating threshold for spraying. Accordingly, the operating threshold of the nebulizer can be easily adjusted by making the actuator 68 adjustable. Alternatively, the operating threshold may be adjusted by selecting the particle size of openings 56 and 72 into the chamber (which also controls the entrainment of air). This allows the user to adjust the threshold when desired. Control of the flow through the nebulizer can be provided by appropriately adjusting the operating threshold. For example, it is desirable that the patient's inspiration and expiration should not be too early or too deep. For adults, a suitable flow rate can be approximately 30-60 liters / minute. The opening to the chamber and the opening from the chamber may be appropriately adjusted to provide these flow rates.
The nebulizer may be operated manually instead of relying on breathing drive. In order to manually operate the nebulizer, the actuator is pushed toward the cover 21. As described above, the actuator is connected to the chimney member 50. Pressing the actuator 70 lowers the deflector 60 to a spray position close to the nozzle 24. By releasing the actuator 70, the chimney member 50 is raised by the bias of the membrane 64 and stops spraying.
Referring to FIGS. 4 and 4A, indicators 69A and 69B provide a convenient way to confirm the operation of the nebulizer. As described above, no aerosol is generated when the deflector 60 is separated from the top of the nozzle 24. When the deflector 60 is separated from the actuator 68, the actuator 68 connected to the deflector 60 via the chimney member 50 is in the upper position, and a red indicator 69A on the side of the actuator 68 is shown in the figure. 4 along the top side of the nebulizer 10. When the patient inhales enough to lower the deflector 60 to the down position, the red indicator 69A on the side of the actuator 68 is pulled down through the opening 56 at the top of the nebulizer 10. The red indicator 69A is no longer visible, but the green indicator 69B above the red indicator 69A remains visible at the top 21 of the nebulizer. Thus, the patient or nurse can easily determine that the nebulizer is in operation. In the pediatric nebulizer embodiment, the actuators and / or indicators can be designed in a cartoon style.
The nebulizer breathing drive is convenient and efficient. By periodically spraying the liquid, the nebulizer becomes more efficient and the cost of treatment can be reduced.
This nebulizer feature has the important advantage that the spray can be generated periodically to match the patient's physiological cycle. More specifically, by nebulizing only during inhalation, for example, the dosage of a drug delivered to a patient can be made more accurate and monitored. This makes it possible for the nebulizer of this example to provide quantitative drug administration that would otherwise not have been possible. By limiting the delivery of the drug to the patient's exhalation cycle, a dosimetric portion of the drug can be provided.
In addition, the nebulizer 10 provides high force and uniform spraying due to the configuration of the gas orifice 38 and liquid orifice 46 relative to the deflector 60. The annular configuration of the liquid orifice 46 relative to the gas orifice provides aerosol generation in the direction of approximately 360 #. This allows for a relatively high and uniform spray rate. Since the spray is formed with little or no impact of the liquid on the deflector, its uniformity is improved.
In another embodiment of the nebulizer, the cover 12 can include an air filter that covers the air inlet 56. This filter will keep the outside of the chamber from entering contaminants and will act to prevent escape of the sprayed liquid. Such a filter should be removable so that it can be easily and inexpensively replaced.
In yet another embodiment, the nebulizer may be used with an aerosolized spacer such as Aerochamber R sold by Trudell Medical Partnership of London, Ontario. This aerochamber spacer is described in US Pat. No. 4,470,412, the disclosure of which is hereby incorporated by reference as part of the present specification. In this variation, the output of the nebulizer is directed to the inlet of the aero chamber and the patient inhales aerosol from the outlet of the aero chamber.
Another advantage provided by the nebulizer of this embodiment is that less aerosol is escaping into the surrounding environment. This is probably beneficial for attending nurses exposed to aerosol medications that are continuously generated from the nebulizer.
In this embodiment, the membrane 64 is biased to hold the chimney member in the upper non-spray position. Thus, no spraying occurs during the time between inspiration and expiration, or when the patient takes a break and removes the mouthpiece. In another embodiment, except during exhalation, the membrane 64 biases the chimney member downward so that the nebulizer generates an aerosol or propellant. This variation may not be as efficient as the previous variation, but provides a significant advantage over nebulizers that continuously generate aerosols.
In yet another embodiment of the nebulizer, the gas orifice 38, the gas passage 34, or a portion thereof may have a shape that deflects the force of the pressurized gas against the deflector 60. For example, during an inhalation, the gas orifice 38 may be gas when the gas is applied to the deflector so that the force of the gas does not move the deflector away and assist in directing the gas into the chamber. It is possible to have a conical shape that facilitates a change in direction. In other embodiments, the cone shape may be varied to adjust the gas force and flow.
As stated above, the membrane 62 acts as a biasing member that moves the deflector. Preferably, the membrane is composed of a silicone rubber material. Other materials that can be repeatedly folded, compressed or expanded in response to inspiratory or expiratory forces, such as springs or elastic bellows, may be used. The biasing member is configured to move the deflector a predetermined distance in a direction away from or toward the nozzle during natural or ventilation breathing of the patient.
In this embodiment, the deflector moves up and down in response to patient breathing. However, in alternative embodiments, the nozzle 24 can move instead of the deflector, or both the nozzle and deflector can move. Also, in this embodiment, the deflector is moved up and down, but in another embodiment, the movement may be a lateral movement, a rotational movement or a swiveling movement. Alternatively, instead of moving the deflector closer to the gas outlet, in another embodiment, the liquid jet or orifice can be moved toward or toward the gas jet. Or you can move to the other side. Indeed, other embodiments envisage various means for carrying or deflecting gas and liquid streams in the vicinity of the cylindrical base.
In another embodiment of the nebulizer, the liquid orifice may have a shape other than annular. For example, the liquid orifice may be placed adjacent to the gas orifice. Alternatively, a series of liquid orifices may be arranged annularly adjacent to or around the gas orifice.
Further, the nebulizer 10 may be provided with a plurality of support legs (not shown) that are connected to the outer periphery of the housing 12 and support the same.
In this embodiment, the deflector 50 is moved to the vicinity of the nozzle 24 by the negative pressure in the chamber 14. However, this pressure change may be formed by a change in positive pressure or by a combination of positive and negative pressure.
II. Second embodiment
A second embodiment of the nebulizer is shown in FIG. According to this embodiment, the nebulizer 110 has a housing 112 that constitutes a chamber 114. The lower part of the chamber 114 serves as a container 123 for containing the liquid to be sprayed. A nozzle assembly 124 is disposed in a lower portion of the housing 112. This nozzle assembly 124 is similar or identical to the nozzle assembly of the first embodiment described above. Similar to the first embodiment, the bottom of the nozzle assembly 124 has a fixture 128 that can be connected to a pressurized gas supply 127 by a conventional tube 129. The nozzle assembly 124 is provided with an inner tubular member and an outer tubular member constituting gas and liquid passages, and the passages are formed at the top of the nozzle assembly 124 as in the first embodiment. Exit from gas and liquid orifices. Similar to the first embodiment, the gas and liquid orifices preferably have a concentric configuration, and the liquid outlet orifice has an annular shape surrounding the gas outlet orifice. Also, similar to the first embodiment, in the embodiment of FIG. 5, the container 123 has a relatively wide and shallow main or upper portion 188 and a relatively narrow and deep lower or secondary portion 190. is doing. Although this embodiment is shown without a bell-shaped baffle similar to the baffle 74 of the first embodiment, a baffle can also be provided in this embodiment. If a baffle is provided in this embodiment, the baffle will have a structure similar to the baffle 74 of FIG.
In the embodiment of FIG. 5, the chimney member 150 is disposed in the upper portion of the housing 112. The chimney member includes a first internal passage 152. In this embodiment, the internal passage 152 of the chimney assembly 150 serves as the outlet 198 from the chamber 114. The outlet is connected to the mouthpiece 119 or other suitable means (eg mask) for supplying aerosol to the patient. A deflector 160 is disposed and connected to the lower end of the chimney member 150. The deflector 160 is disposed at a predetermined distance from the top of the nozzle assembly 124. In this example, this distance is approximately 0.033 inches. Unlike the first embodiment, the chimney assembly of this embodiment 110 cannot move between an upper position and a lower position. Instead, the chimney assembly 150 is fixed in a position such that the deflector 160 is maintained at an appropriate distance from the nozzle assembly 124 and aerosol is generated.
In this embodiment, at least one second air passage 153 is provided. This second air passage 153 is disposed in the chimney assembly 150 adjacent to the first passage 152. The second air passage 153 communicates with the inlet opening 161 and the suction chamber 163. The suction chamber 163 is disposed around the lower end of the chimney assembly 150, particularly around the periphery of the deflector 160. The opening 158 allows the suction chamber 163 and the chamber 114 to communicate with each other. As the pressurized gas and atomized liquid flow past the perimeter of the deflector 160, a pressure change occurs and air passes from the environment through the opening 161 and into the suction chamber 163 through the second passage 153. Inhaled. In one embodiment, this pressure change is a negative pressure, but the pressure change may be caused by a positive pressure change or may be generated by a combination of positive and negative pressure. The suction applied to the opening 158 acts to increase the generation of aerosol.
The spray enhancement provided by the nebulizer 110 is related to the shape of the wall 171 around the opening 158. As shown in FIGS. 5 and 6, the shape of the wall 171 includes a first region 173 and a second region 175. The first region 173 is separated from the second region 175 by a step or shoulder 177. The first region 173 and the second region 175 are preferably horizontal flat surfaces, and the shoulder 177 is preferably a vertical surface. The wall 171 includes a third region 179. The third area 179 is arranged around the second area 175. The third region 179 is an inclined or angled surface that extends from the second region 175 to a gap 186 formed adjacent to the deflection ring 182.
The shape of the first, second and third regions 173, 175, 177 affects the air flow from the deflector into the chamber. The relative dimensions and shape may be changed to enhance particle generation and particle size uniformity. Another embodiment of walls and regions 173, 175 and 177 is shown in FIG. In the wall embodiment 171A shown in FIG. 7, the relative dimensions of the first region 173A, the second region 175A, and the third region 177A are changed from those in the embodiment of FIG. Yes. These dimensions are modified to affect the particle size and uniformity of the particle distribution in the spray or aerosol.
Referring back to FIG. 5, at least one, preferably a plurality of openings 185 are disposed on the wall of the chimney member 150. Opening 185 provides communication between chamber 114 and first air passage 152 of chimney assembly 150.
Referring to FIGS. 5 and 8, a deflection ring 182 may be provided in the chamber 114 to reduce the presence of large droplets and make the aerosol delivered to the patient more uniform. As stated above in connection with the first embodiment, this deflection ring provides this function in part by limiting the movement of the droplets on the inner wall of the nebulizer housing. In addition, by forming a barrier on the inner wall of the housing, the deflection ring forces the sprayed aerosol to move along a relatively non-linear path and out into the mouthpiece.
Referring to FIG. 5, an appropriate amount of liquid drug is contained in the container of the chamber 114 in order to operate the nebulizer 110. The outlet 198 is connected to the mouthpiece 199 in an appropriate manner. A pressurized gas source 127 is connected to the attachment device 128. A gas flow from the top of the nozzle assembly 124 is directed by a deflector 160 across an annular liquid orifice surrounding the gas orifice to generate an aerosol from the liquid in the container. Aerosol is generated into the chamber 114 in the 360 # direction around the nozzle 124 and deflector 160.
An air flow path is established from the inlet 161 into the chamber 114. The gas provided by source 127 also replenishes the supply of air into chamber 114. Air flows through the second passage 153 and through the suction chamber 163 and opening 158 into the chamber. The air stream carrying the sprayed liquid from the chamber 114 travels through the gap 186, enters the first passage 152 through the opening 185, passes through the outlet opening 198, and the mouthpiece 199 or face. Go out to the mask. In this embodiment, the atomization may proceed continuously or may be performed periodically by other means such as a periodic supply of gas.
Another embodiment of a deflection ring configuration is shown in FIGS. In FIG. 9, the deflection ring 182 A further extends toward the chimney member 150, and almost overlaps the edge 183 A of the bottom 150 A of the chimney member 150. This configuration provides a more tortuous path for the aerosol than the embodiment shown in FIG. The embodiment of FIG. 8 provides a more uniform particle distribution. In FIG. 10, the passage extends between the deflection ring 182B and the bottom 150B of the chimney member, thereby providing a longer passage of narrow dimensions. The embodiment of FIG. 10 provides a more uniform particle distribution than the embodiment of FIG. 8 or FIG.
III. Third embodiment
A nebulizer according to another embodiment of the present invention is shown in FIGS. This nebulizer 210 is similar to the previous embodiment described above. The nebulizer 210 includes a housing 212 that constitutes a chamber 214. In the embodiment of FIG. 11, the housing 212 is relatively larger than the housing of the previous embodiment. For example, the housing 212 has a height of approximately 11 cm (4.33 inches) and a diameter of approximately 9 cm (3.54 inches). This allows the nebulizer 210 to hold a corresponding large volume of liquid and aerosol. A large size nebulizer as shown in FIG. 11 is suitable for application to certain animals such as horses, cows, dogs and the like. Large size nebulizers may also be used for human applications such as expectoration guidance.
The mounting device 238 is connected to a compressed gas supply (not shown) and the outlet 298 provides the patient with the nebulized drug from the chamber 214. What is necessary is just to connect this exit 298 to a mouthpiece, a mask, or a ventilator suitably. Similar to the first embodiment already described, the nebulizer 210 has a movable chimney member 250. A plurality of nozzle assemblies 224A, 224B, and 224C exist in the chamber 214 of the nebulizer 210. Each of these nozzle assemblies may be similar to the nozzle assembly 24 in the first embodiment. Each nozzle assembly includes a gas supply passage such as 234A and an annular liquid supply passage such as 242A. At the top of each nozzle 224A, 224B and 224C, a respective gas passage is in communication with gas outlet orifices 238A, 238B and 238C, respectively, and a respective liquid passage is in communication with liquid outlet orifices 246A, 246B and 246C, respectively. is doing. The liquid inlet 244 toward each nozzle assembly is in common communication with a container 223 formed at the bottom of the chamber 214.
A deflector 260 is disposed at the bottom of the chimney member. The deflector 260 may be formed with a single surface or surface, or may be formed with multiple surfaces or surfaces aligned with the plurality of nozzle assemblies 224A-224C. Alternatively, this deflector may be formed as a ring. Further, a plurality of deflectors may be provided. In the preferred embodiment, a space or gap 261 is formed in the center of the bottom of the deflector 260 to allow generation of aerosol at 360 # around each nozzle.
A membrane 264 is placed on top of the chimney member 250 and provides a biasing function, similar to the embodiment of FIG. Compared to the embodiment of FIG. 1, the chimney assembly 250 has a larger particle size and weight in the embodiment of FIG. May be provided. This spring or other biasing member 265 may be connected to the top of the chimney member 250.
The nebulizer 210 is operated in the same manner as the nebulizer shown in FIG. Similar to the nebulizer shown in FIG. 1, the nebulizer 210 of FIG. 11 is driven by respiration or pressure. After the appropriate liquid is stored in the housing, spraying or aerosol generation will occur periodically as the pressure in chamber 214 decreases periodically. The pressure drop can occur by inhalation by the patient or by the action of a ventilator. As in the first embodiment, spraying stops during exhalation or when there is no aspiration.
Since the nebulizer 210 has a plurality of nozzles 224A to 224C, a large amount of liquid can be rapidly sprayed. Since a single deflector or a plurality of connected deflectors move together with patient inhalation towards multiple nozzles, the nebulization cycle is consistent among all nozzles.
As in the previous embodiment, each liquid orifice provides a high spray generation rate. Although the embodiment of FIGS. 11 to 13 shows three nozzles, the number of the plurality of nozzles may be any number such as two, four, and five.
In another embodiment, the deflector 260 is rotatable with respect to the body 252 of the chimney member 150. The deflector 260 may include suitable vanes, channels, or propellers that capture some of the pressurized gas flow and rotate the deflector 260 within the housing 212. Rotation of deflector 260 may be used to improve aerosol mixing within the chamber.
This embodiment can also include a bell-shaped baffle as shown in the first embodiment.
IV. Fourth embodiment
FIG. 14 shows a fourth embodiment of a nebulizer according to the present invention. This embodiment of the nebulizer 310 is adapted for use with the ventilator circuit 301. The ventilator circuit 310 includes an inspiratory airflow passage 302 that supplies air from the ventilator to the patient. The nebulizer 310 of this embodiment is connected between a first length of inspiratory tube 303 for supplying air from the ventilator circuit 301 and a second length of inspiratory tube 304 for supplying air to the patient. Further, it is disposed in the inspiratory air flow passage 302. The second length of the inspiratory tube 304 can be connected to the patient by means such as a mask, endotracheal tube or the like.
As in the embodiment of FIG. 1, the nebulizer of the embodiment of FIG. 14 is driven by pressure or breathing. Thus, the nebulizer 310 periodically generates aerosols in synchrony with patient breathing or ventilation. The nebulizer has a housing 312 that constitutes a chamber 314. The nozzle assembly 324 extends to the bottom of the chamber 314. Pressurized gas is supplied from a gas orifice at the top end of the nozzle assembly 324 and liquid is placed at the top end of the nozzle assembly 324 from a container 323 at the bottom of the chamber 314 as in the first embodiment. Into the liquid orifice. A chimney assembly 350 extends downward from the top of the housing 312. The chimney member 350 is connected to the housing by a flexible elastic member 364. The deflector 360 is located at the bottom of the chimney assembly 350 directly opposite the gas orifice and liquid office at the top of the nozzle assembly 324. The inlet 356 of the chimney member 350 is connected to the intake pipe 303 from the ventilator circuit 301. The inlet 356 is in communication with the internal passage 352 of the chimney assembly 350. Intake gas from the ventilator 301 is introduced into the nebulizer 310 via the chimney member inlet 356, then passes through the passage of the chimney assembly 350 and further through the opening 385 located in the wall of the chimney member 350, the nebulizer chamber 314. Pass through. The aspirated gas exits nebulizer chamber 314 via outlet 398. Outlet 398 is connected to a second length of intake tube 304, which is connected to an endotracheal tube, mask, or other means (not shown). This embodiment may include a bell-shaped baffle as shown in the first embodiment.
In the embodiment of FIG. 14, normal operation of the ventilator circuit 301 causes a sufficient change in pressure within the nebulizer 310 so that the chimney assembly 350 approaches and moves away from the nozzle assembly 324. , To induce movement of the assembly. Thus, during the inspiratory cycle, the chimney assembly 350 including the deflector 360 will approach the top of the nozzle assembly 324 (as described above with respect to the first embodiment) and cause a spray of liquid. During the expiratory phase of the ventilator 301, the deflector 350 is located far from the nozzle assembly 324, thereby stopping the spraying. No special connection is required other than that required to draw the aerosol from the chamber 314 of the nebulizer 310 into the intake tube of the ventilator circuit.
V. Fifth embodiment
FIG. 15 shows a fifth embodiment of a nebulizer according to the present invention. Similar to the previous embodiment, the nebulizer 410 of FIG. 15 is adapted for use in a ventilator circuit and cooperates with ventilator operation and / or patient breathing to periodically generate aerosols.
The ventilator circuit 401 has an inhalation passage 402 formed by a first length of tube 403, which is connected to a mask 405 connected to the patient, an endotracheal tube or the like. Ventilator circuit 401 also includes an exhalation valve pressure line 406. This exhalation valve pressure line 406 is connected to an exhalation valve 407 connected to the exhalation passage 408. During patient ventilation, pressurized gas is supplied into the exhaust valve pressure line 406 and directed to the exhaust valve 407 to assist in the periodic repetition of patient ventilation.
The nebulizer 410 has a housing 412 that defines a chamber 414 and includes a nozzle assembly 424, a flexible elastic membrane 462, and a deflector 460 arranged in a manner similar to the previously described embodiments. Instead of a chimney member, the nebulizer 410 has a post 450 to which a deflector 460 is connected. Unlike the chimney member, the post 450 does not include air openings or internal air passages. The deflector 460 is connected to the bottom side of the post immediately adjacent to the top of the nozzle assembly 424. The embodiment of FIG. 15 also differs from the previous embodiment in that the ventilator circuit 401 is coupled to the nebulizer 410 and that the ventilator circuit 401 causes the nebulizer 410 to periodically spray. This embodiment can also include a bell-shaped baffle as shown in the first embodiment.
In FIG. 15, the nebulizer housing 412 includes an inlet 456 to the chamber 414. This inlet 456 is connected to the first compartment 403 in the intake tube 402 from the ventilator circuit 401. Nebulizer housing 412 also includes an outlet 498 from chamber 41. This outlet 498 is connected to the second section 404 of the inspiratory tube, which leads to a conventional device 405, for example an endotracheal tube or mask, from which the patient has a ventilator containing an aerosol from the nebulizer 410. Intake flow from 401 is received.
A passage 483 is disposed from the nebulizer chamber 414 across the membrane 462. This passage 432 is connected to the exhaust valve pressure line 406 of the ventilator circuit 401 by suitable means such as a tee 487. Because the ventilator circuit 401 circulates air to and from the patient, the air circulates through the exhalation valve pressure line 406 and operates the exhalation valve 407. This air flow in the exhalation valve pressure line 406 creates a pressure differential with the air in the chamber 414. The membrane 462 is positioned across the inspiratory flow passage 402 and the exhalation valve pressure line 406 and thus senses the pressure differential across these two passages. As in the previous embodiment, deflector 460 approaches the top of nozzle assembly 424 during the ventilator inspiratory phase, and away from near the top of the nozzle assembly during ventilator expiration. Thus, atomization occurs during the inspiratory phase, but no atomization occurs during the expiratory phase.
VI. Sixth embodiment
FIG. 16 shows a sixth embodiment 510 of the present invention. This embodiment is similar to the nebulizer 110 of the embodiment of FIG. Nebulizer 510 includes a housing 512 that defines a chamber 514. The chamber 514 has an inlet 528 connected to a pressurized gas source 527 and an outlet connected to a tube 599 (or similar structure such as a mouthpiece) leading to the patient. Air and aerosol can be inhaled from. Similar to the embodiment of FIG. 5, nebulizer 510 of FIG. 16 also includes an inlet 562 for air entrainment. As in other embodiments, a liquid outlet and a gas outlet (not shown) disposed at the top of the nozzle 524 opposite the deflector 560 distribute the aerosol into the chamber 514.
The nebulizer 510 of this embodiment includes a feature that drives breathing, which allows the nebulizer to periodically generate a spray in conjunction with the patient's physiological cycle. In the example of FIG. 15, the characteristic configuration that drives respiration is external to the nebulizer housing 512. This feature includes a valve 569 or other metering device disposed in-line with an inlet tube 529 that provides pressurized gas from a pressurized gas source 527 to a nebulizer inlet 528. The tube 567 is connected from the outlet pipe 599 to the inlet pipe 529. This tube 567 allows the valve 569 to sense the pressure in the outlet tube 599. In one embodiment, the tube 567 may be a conventional tube and the valve 569 senses pressure through the tube 567. The valve 569 is adapted to open and close in synchronism with the pressure change in the outlet 599 detected via the tube 567 and supply pressurized gas to the nebulizer 510. More specifically, during inhalation, the pressure in inlet 599 and connecting tube 567 will be low, and valve 569 will open and pressurized gas will be supplied into nebulizer 510 to cause nebulization. After inhalation, the pressure in the patient-side outlet 599 and the connection tube 567 increases, and the spray is stopped by closing the valve. In this way, the embodiment of FIG. 16 can provide breathing drive similar to the other embodiments described above. Tube 567 and valve 569 may be either reusable or disposable and may be used with nebulizer 510 shown in FIG. 16 or may be used with other types of nebulizers. Tube 567 and valve 569 could also be used with a humidifier used to provide moisture to the patient being ventilated.
VII. Seventh embodiment
17A and 17B show a seventh embodiment 610 of a nebulizer according to the present invention. This embodiment is similar to the previous embodiment in that the housing 612 defines a chamber 614 that holds the liquid 625 and that the liquid is sprayed by the pressurized gas supply source 627. In this embodiment, the top end of the deflector assembly post 650 is coupled to the top side of the housing, and the bottom surface 660 of the deflection post 650 is located at a fixed distance from the top 639 of the nozzle assembly 624, for example 0.033 inches. It has come to be. As in the previous embodiment, a gas orifice and a liquid orifice (not shown) are located at the top of the nozzle assembly 624. The liquid orifice may be ring-shaped and concentric with the gas orifice, or these orifices may be arranged in parallel. The mouthpiece 700 allows aerosol and air to be drawn from the chamber 614. A flexible diaphragm 664 is disposed in the upper region of the nebulizer chamber 614 and forms a boundary between the interior of the chamber and the external environment. One or more air inlet ports 656 are located at the top of the housing 612. A filter 639 is placed on top of the deflector post 650. A cylindrical shield or collection surface 633 is coupled to the flexible diaphragm 664 and extends down through the chamber 614 and covers the lower portion of the deflector post 650 and the upper portion of the nozzle assembly 624. The shield 633 has an inner diameter that is greater than the outer diameter of the deflector post 650 and nozzle assembly 624 and can be easily shifted relative to these portions. One or more windows 637 are disposed on the wall of the shield 633. These windows 637 are on the wall of the cylindrical shield 633 so that the window 637 does not align with the gap between the nozzle 624 and the deflector 660 when the diaphragm 664 is in the upper portion (as shown in FIG. 17B). Has been placed. When the shield 633 is in this upper position, aerosol particles generated by the pressurized gas flow across the liquid orifice easily collide with the inner wall of the cylindrical shield 633 to form droplets, and the droplets fall. Return to the container. In addition or alternatively, depending on the specific dimensions, the shield 633 obstructs gas flow across the liquid orifice from the pressurized gas orifice, resulting in insufficient vacuum to draw liquid out of the liquid orifice. It may be. In any case, the production of aerosol particles into the chamber 614 is reduced. However, when air is withdrawn from the chamber 614, such as when the patient is aspirating through the mouthpiece 700, the decrease in the internal pressure of the chamber 614 causes the diaphragm 664 to bend downward (as shown in FIG. 17A). This shifts the cylindrical shield 633 to a lower position. When the shield 633 is in the down position, the window 637 is aligned with the gap between the nozzle 624 and the deflector 660 and escapes into the aerosol chamber 614 generated from the liquid orifice from which the patient is aspirated. can do.
The nebulizer of the above example has been described for use in medical or therapeutic applications. The principles of the invention disclosed herein may have application in other applications, such as industry, manufacturing, or automobiles (eg, vaporizers).
The above detailed description is to be regarded as illustrative instead of limiting and the following claims, including all equivalents, are intended to define the scope of the invention.

Claims

A housing having a chamber for holding an aerosol;
An air outlet in communication with the chamber for drawing the aerosol out of the chamber;
A liquid outlet disposed in the chamber;
A pressurized gas outlet disposed in the chamber adjacent to the liquid outlet;
A movable gas deflector disposed in the chamber spaced apart from the pressurized gas outlet and the liquid outlet by a variable height spray gap, the movable gas deflector comprising the gas Is movable between a spray position and a non-spray position to deflect the pressurized gas across the liquid outlet from the outlet to generate the aerosol periodically in coordination with patient breathing; Nebulizer.

The nebulizer of claim 1, wherein the movable gas deflector interrupts nebulization during patient exhalation.

The nebulizer according to claim 1, further comprising a biasing member connected to the gas deflector.

The nebulizer according to claim 3, wherein the biasing member is made of a flexible film.

The nebulizer according to claim 3, wherein the biasing member is made of a spring.

The nebulizer of claim 1, wherein the nebulizer comprises a plurality of liquid outlets disposed in the chamber.

The invention further comprising an air inlet in communication with ambient air connected to an air outlet disposed within the chamber.

The nebulizer of claim 1, comprising a suction chamber in communication with the chamber.

During inhalation, the gas deflector is moved toward the gas outlet such that the pressurized gas is directed radially from the gas outlet into the chamber, forming a gap therebetween, and the pressurized gas causes the The nebulizer according to claim 1, wherein the liquid is sucked out from the liquid outlet.

The nebulizer of claim 1, wherein the movable gas deflector is movable to a non-spray position away from the gas outlet.

The nebulizer according to claim 1, wherein the liquid outlet has an annular shape surrounding the gas outlet.

A housing having a chamber for holding an aerosol;
An air outlet in communication with the chamber for drawing the aerosol out of the chamber;
A liquid outlet disposed in the chamber;
A pressurized gas outlet disposed in the chamber adjacent to the liquid outlet;
Means for repeating the generation of aerosol from the liquid outlet, wherein the generation repeating means is defined by a movable gas deflector having a first boundary and defined by a fixed nozzle. A nebulizer comprising a variable height spray gap, the gas deflector being movable between a spray position and a non-spray position by a change in pressure associated with patient breathing.

13. The deflector further comprises a deflector disposed in the chamber relative to the pressurized gas outlet and the liquid outlet to deflect pressurized gas from the gas outlet across the liquid outlet. The nebulizer described.

The nebulizer according to claim 12, wherein the generation repeating means comprises a biasing member connected to the gas deflector so as to move the gas deflector to and from the spray position relative to the liquid outlet. .

The nebulizer according to claim 12, wherein the biasing member is formed of a flexible film that is connected to the gas deflector and biases the gas deflector toward the non-spray position.

13. A nebulizer according to claim 12, wherein the generation repeating means is responsive to changes in pressure caused by ventilation.

A ventilator circuit,
The nebulizer according to claim 12, wherein the chamber is connected to the ventilator circuit for supplying the aerosol to the chamber.

The nebulizer according to claim 12, further comprising a ventilator circuit, wherein the air outlet is connected to an inlet of the ventilator circuit.

Further comprising a ventilator circuit;
The housing includes an air inlet to the chamber;
The air inlet is connected to the inlet of the ventilator circuit;
The nebulizer of claim 12, wherein the air outlet is connected to a patient for receiving an air flow.

Further comprising a ventilator circuit including an inlet and an exhaust;
The nebulizer according to claim 12, wherein the generation repeating means is connected to the exhaust part.

Further comprising a mouthpiece;
The nebulizer according to claim 12, wherein the air outlet is connected to the mouthpiece.

A nebulizer for giving a patient aerosol flow of a drug:
A housing having a chamber and a liquid container;
A biasing member attached to the housing;
A first nozzle having a first pressurized gas outlet connected to the pressurized gas source and a first liquid outlet connected to the liquid container and disposed in the housing;
At least one movable gas deflector disposed opposite to the first nozzle and biased by the biasing member at an initial position, wherein the at least one movable gas deflector is A nebulizer that is movable from the initial position to a predetermined distance from the pressurized gas outlet in response to a patient inhalation force.

A nebulizer for spraying medication during the patient's inspiratory stage:
A housing having a chamber, an air outlet connected to the chamber, and a liquid container;
A biasing member attached to the housing;
An air passage having a hollow tube connecting an opening to ambient air to an opening in the chamber;
And a variable height spray gap defined by a movable gas deflector and a second boundary defined by a fixed nozzle, wherein the gas deflector is sprayed by inhalation of the patient. Can be moved to a non-spray position by the patient's breath,
The nebulizer, wherein the nozzle is disposed inside the housing facing the gas deflector and has a pressurized gas outlet and a liquid outlet connected to the liquid container.

24. A nebulizer according to claim 23, wherein a liquid outlet has an annular shape surrounding the gas outlet.

The nebulizer of claim 24, wherein the chamber comprises a plurality of annular liquid outlet orifices.

26. The nebulizer of claim 25, wherein each of the plurality of annular liquid outlet orifices surrounds a gas orifice.

The nebulizer according to claim 12, further comprising an indicator that is associated with the generation repeating unit and that confirms an operation.

28. A nebulizer according to claim 27, wherein the indicator means further comprises a pair of visible colored marks on the outer portion of the nebulizer.

The nebulizer of claim 1 further comprising an indicator associated with the deflector and configured to confirm operation of the nebulizer.

30. The nebulizer of claim 29, wherein the indicator is a visual indicator.

31. A nebulizer according to claim 30, wherein the indicator comprises a colored mark.

The nebulizer according to claim 31, wherein the colored mark includes a red mark and a green mark.

31. A nebulizer according to claim 30, wherein the indicator is visible at the top of the nebulizer.

The nebulizer of claim 1, further comprising means for limiting movement of the deflector.

Further comprising a ventilator circuit including an inlet and an exhaust;
The nebulizer according to claim 1, wherein the generation repeating unit is connected to the suction part.

Further comprising a ventilator circuit including an inlet and an exhaust;
The nebulizer according to claim 12, wherein the generation repeating unit is connected to both the suction part and the exhaust part.

Further comprising a ventilator circuit including an inlet and an exhaust;
The generation repeating means includes
A biasing member connected to the housing and responsive to pressure changes;
The nebulizer according to claim 12, comprising means for transmitting pressure between the exhaust part and the biasing member.

A second nozzle outlet disposed in the chamber, the second nozzle including a second gas outlet and a second liquid outlet;
The at least one deflector is adjacent to the gas outlet for directing pressurized gas supplied from the plurality of gas outlets across the plurality of annular liquid outlets to cause a spray of liquid. 23. The nebulizer of claim 22, wherein

40. The nebulizer of claim 38, wherein the deflector is a single deflector.

40. The nebulizer of claim 39, wherein the single deflector includes a plurality of deflection regions.

40. The nebulizer of claim 39, comprising a plurality of deflectors.

The apparatus further comprises a third nozzle outlet disposed in the chamber, the third nozzle comprising:
A third gas outlet;
39. A nebulizer according to claim 38, comprising a third liquid outlet disposed within the chamber and having an annular shape surrounding the third gas outlet.

The deflector is adjacent to the third nozzle to direct pressurized gas from the third gas outlet across the third annular liquid outlet and cause a spray of liquid therefrom. 43. The nebulizer of claim 42, wherein

39. The biasing member further comprising a biasing member connected to the deflector and moving the deflector from a spray position to a non-spray position away from the gas outlet in response to breathing of air through the chamber. Nebulizer as described in.

A housing having a chamber for holding an aerosol;
An air outlet in communication with the chamber;
A liquid outlet disposed in the chamber;
A pressurized gas outlet disposed in the chamber adjacent to the liquid outlet;
A fixed position in the chamber relative to the pressurized gas outlet and the liquid outlet to deflect the pressurized gas from the gas outlet across the liquid outlet and to aerosolize the liquid from the liquid outlet. A deflector arranged in
A nebulizer comprising a shield disposed within the chamber and movable in conjunction with patient breathing.

46. The nebulizer of claim 45, further comprising a biasing member connected to the shield.

46. The nebulizer of claim 45, wherein the shield is movable to an aerosol blocking position adjacent to the gas outlet.

The nebulizer of claim 45, further comprising indicator means associated with the shield that provides confirmation of operation.